Analyse biomécanique du service au tennis : lien avec la ...

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Analyse biomécanique du service au tennis : lien avec laperformance et les pathologies du membre supérieur

Caroline Martin

To cite this version:Caroline Martin. Analyse biomécanique du service au tennis : lien avec la performance et les patholo-gies du membre supérieur. Education. Université Rennes 2, 2013. Français. �NNT : 2013REN20042�.�tel-00919831�

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THESE / UNIVERSITE RENNES 2 sous le sceau de l’Université européenne de Bretagne

pour obtenir le titre de

DOCTEUR DE L’UNIVERSITE RENNES 2

Mention : STAPS

Ecole doctorale Vie Agro Santé

présentée par

Caroline Martin

Préparée à l’Equipe d’Accueil (n°EA 1274)

Laboratoire M2S

Mouvement Sport Santé

Analyse biomécanique du service au tennis :

liens avec la performance et les pathologies du

membre supérieur

Thèse soutenue le 28 novembre 2013 devant le jury composé de : Pierre MORETTO Professeur, Université de Toulouse III / rapporteur Jean-Benoît MORIN Maître de Conférence (HDR), Université de Saint-Etienne / rapporteur

Patrice QUINTON Professeur, ENS de Cachan, Antenne de Bretagne / examinateur

William BERTUCCI Maître de Conférence (HDR), Université de Reims / examinateur Paul DELAMARCHE Professeur, Université Rennes 2 / directeur de thèse

Richard KULPA Maître de conférence, Université Rennes 2 / co-encadrant Bernard PESTRE Directeur adjoint, Fédération Française de Tennis / invité

Martin, Caroline. Analyse biomécanique du service au tennis : lien avec la performance et les pathologies du membre supérieur - 2013

Thèse de doctorat

Sous le sceau de

l’Université Européenne de Bretagne

pour obtenir le grade de

Docteur de l’Université Rennes 2Discipline STAPS

par

Caroline MARTIN

Université Rennes 2

Ecole Doctorale : Vie Agro Santé

Equipe d’accueil : Laboratoire Mouvement Sport Santé - EA 1274

Analyse biomécanique du service au tennis : liens avec la

performance et les pathologies du membre supérieur

à soutenir le 28 novembre 2013 devant la commission d’examen

Pierre Moretto Professeur, Université Toulouse III Rapporteur

Jean-Benoît Morin Maître de Conférence (HDR), Université de Saint-Etienne Rapporteur

Patrice Quinton Professeur, ENS de Cachan, Antenne de Bretagne Examinateur

William Bertucci Maître de Conférence (HDR), Université de Reims Examinateur

Paul Delamarche Professeur, Université Rennes 2 Directeur

Richard Kulpa Maître de Conférence, Université Rennes 2 Co-encadrant

Bernard Pestre Directeur adjoint, Fédération Française de Tennis Membre invité


"If you can meet with triumph and disaster and treat those two impostors just the same."

Rudyard Kipling


Table des matières

1 Introduction 1

2 Revue de la littérature 3

2.1 L’analyse du mouvement au service de l’amélioration de la performance sportive 3

2.1.1 Biomécanique du service au tennis : quelques généralités . . . . . . . . 4

2.1.2 La vitesse de balle : un critère de performance du service . . . . . . . . 4

2.1.3 Analyse cinématique du service au tennis . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.1.4 Analyse dynamique du service au tennis . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.1.5 Analyse électromyographique du service au tennis . . . . . . . . . . . . 18

2.2 L’analyse du mouvement au service de la compréhension et de la prévention desblessures sportives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.2.1 Liens entra analyse du mouvement et pathologies sportives . . . . . . . 19

2.2.2 Les méthodes d’investigation des mécanismes de blessures sportives . . 21

2.2.3 Épidémiologie des blessures causées par la pratique du tennis . . . . . . 25

2.2.4 Comparaison des données épidémiologiques entre joueurs de club et pro-fessionnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.3 Facteurs de performance, facteurs de risque et blessures . . . . . . . . . . . . 37

2.3.1 Facteurs intrinsèques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.3.2 Facteurs extrinsèques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

3 Synthèse et objectifs 53

4 Étude 1 : Relations entre les moments cinétiques segmentaires et la vitesse de balleau cours des différentes phases du service des joueurs de tennis professionnels 55

4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4.2 Méthodologie générale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4.2.1 Déroulement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4.2.2 Participants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4.2.3 Capture de mouvements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.2.4 Protocole expérimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

i


4.2.5 Vitesse de balle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

4.2.6 Phases du service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

4.2.7 Calcul des moments cinétiques segmentaires . . . . . . . . . . . . . . 62

4.2.8 Paramètres de raquettes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

4.2.9 Analyses statistiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

4.3 Résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

4.3.1 Moments cinétiques segmentaires autour de l’axe transverse . . . . . . 64

4.3.2 Moments cinétiques segmentaires autour de l’axe antéropostérieur . . . 64

4.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

4.4.1 Relations entre le moment cinétique du tronc et la vitesse de balle . . . 68

4.4.2 Relations entre le moment cinétique du bras et la vitesse de balle . . . 69

4.4.3 Relations entre le moment cinétique de l’avant-bras et la vitesse de balle 70

4.4.4 Relations entre le moment cinétique de la "main+raquette" et la vitesse

de balle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

4.4.5 Séquence d’enchaînement segmentaire proximo-distale et phases-clé du

service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

4.4.6 Recommandations pratiques aux entraîneurs et aux joueurs . . . . . . 71

4.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5 Étude 2 : Analyse des contraintes articulaires du membre supérieur lors du serviceau tennis : influence du niveau d’expertise sur l’efficience et les risques de blessureschroniques 75

5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76


5.2.1 Participants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

5.2.2 Protocole expérimental, capture de mouvement et vitesse de balle . . . 77

5.2.3 Valeurs maximales de contraintes articulaires . . . . . . . . . . . . . . 77


5.2.5 Questionnaire de blessures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

5.2.6 Définitions autour du concept de blessure . . . . . . . . . . . . . . . . 80

5.3 Analyses statistiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

5.4 Résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

5.4.1 Contraintes articulaires maximales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

5.4.2 Efficience du service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

5.4.3 Blessures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

5.5 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

5.5.1 Contraintes articulaires et risques de blessures de l’épaule . . . . . . . 85

5.5.2 Contraintes articulaires et risques de blessures du coude . . . . . . . . 86

5.5.3 Contraintes articulaires et risques de blessures du poignet . . . . . . . 87

5.5.4 Efficience du service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

ii


5.5.5 Limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88


5.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

6 Étude 3 : Identification des facteurs temporels pathomécaniques au cours du ser-vice au tennis 91

6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92


6.2.1 Participants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93


6.2.3 Informations démographiques et matérielles . . . . . . . . . . . . . . . 93

6.2.4 Variables temporelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94


6.3 Résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

6.3.1 Données épidémiologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

6.3.2 Relations entre les variables temporelles, la vitesse de balle et les contraintes

articulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

6.3.3 Comparaisons des contraintes articulaires entre joueurs blessés et joueurs

"sains" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

6.3.4 Comparaisons des variables temporelles entre joueurs blessés et joueurs

"sains" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

6.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

6.4.1 Limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105


6.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

7 Étude 4 : Transfert d’énergie mécanique lors du service au tennis : implicationspour la vitesse de balle et les risques de blessures chroniques 109

7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110


7.2.1 Participants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110



7.2.4 Variables calculées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111


7.3 Résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

7.3.1 Données épidémiologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

7.3.2 Débits de l’énergie transférée par les forces (JFP ) et les moments ar-

ticulaires (STP ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

7.3.3 Débits de l’énergie générée - absorbée par les moments articulaires (JTP )115

iii


7.3.4 Débits de l’énergie qui sort ou entre dans les segments du membre su-périeur (SP ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

7.3.5 Qualité du transfert d’énergie du tronc vers la raquette . . . . . . . . . 118

7.3.6 Vitesse de balle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

7.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

7.4.1 Relations entre la quantité, la qualité du transfert d’énergie, la vitessede balle et les contraintes articulaires maximales du membre supérieur . 119

7.4.2 Comparaison des transferts d’énergie entre joueurs "sains" et blessés . 120


7.4.4 Limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

7.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

8 Étude 5 : Influence de la fatigue sur la vitesse de balle et la biomécanique duservice lors de matchs de tennis prolongés 123

8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124


8.2.1 Déroulement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

8.2.2 Participants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125


8.2.4 Collecte des données EMG lors de contractions maximales volontaires

isométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

8.2.5 Analyse des données EMG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

8.2.6 Captures de mouvement de service 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

8.2.7 Vitesse de balle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

8.2.8 RPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

8.2.9 Analyse biomécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

8.2.10 Amplitudes passives de rotation de l’épaule dominante . . . . . . . . . 131


8.3 Résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

8.3.1 Données sur les matchs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

8.3.2 Données EMG lors des contractions maximales volontaires isométriques 132

8.3.3 RPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

8.3.4 Vitesse de balle et hauteur d’impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

8.3.5 Analyse cinématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

8.3.6 Analyse dynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

8.3.7 Amplitudes passives de rotation de l’épaule dominante . . . . . . . . . 137

8.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

8.4.1 Quantification de la fatigue musculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

8.4.2 Performance : vitesse de balle et hauteur d’impact . . . . . . . . . . . 139

8.4.3 Risques de blessures : facteurs pathomécaniques et contraintes articulaires140

iv


8.4.4 Risques de blessures : amplitudes passives de rotation de l’épaule . . . 141

8.4.5 Limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142


8.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

9 Conclusion générale 145

Bibliographie 147

Liste des figures 165

Liste des tableaux 168

10 Valorisation scientifique 169

10.1 Publications liées à la thèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

10.2 Autres publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

10.3 Prix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

v


vi


Chapitre 1

Introduction

La performance du service peut être envisagée selon deux approches. Le service constitue l’unedes armes les plus importantes du tennis. Actuellement, il est impossible de faire partie desmeilleurs joueurs du circuit professionnel sans une première balle de service à plus de 200 km·h−1.Dans cette optique, la performance à court terme consiste pour le serveur à produire la vitessede balle la plus élevée possible pour perturber le retour de service de son adversaire et gagnerle point en cours. Cependant, à long terme, mal exécutée, cette arme de service peut très vitese retourner contre le serveur. Dès lors, la performance du joueur de tennis s’envisage différem-ment à l’échelle d’une carrière sportive. Il s’agit pour le joueur non seulement d’être capable de

maintenir une vitesse de balle élevée au service tout au long d’un match, d’un tournoi, d’une

saison sportive, d’une carrière mais aussi de limiter le risque de blessures articulaires chroniques.

En effet, les blessures qui affectent le système ostéo-articulaire constituent un problème majeur

de santé publique selon l’INSERM (2008). L’accès de plus en plus large aux activités sportives

au cours de ces dernières décennies a fortement multiplié le nombre de blessures au niveau des

articulations ou leur usure prématurée chez les sportifs. D’après l’Observatoire du Mouvement

(2002), un individu sur deux pratiquant des sports de frappe comme le tennis présente des

problèmes au niveau du membre supérieur l’obligeant à interrompre et parfois abandonner son

activité sportive. Ces blessures qui concernent tous les joueurs, quel que soit leur niveau de

pratique, s’avèrent invalidantes dans la vie de tous les jours et affectent la qualité de vie. Elles

peuvent aussi causer l’arrêt d’une carrière de haut niveau et contribuent à augmenter le coût

social des blessures sportives. Notre problématique scientifique peut facilement s’illustrer dans

la pratique. Hormis le fait d’avoir fait partie des 10 meilleurs joueurs ou joueuses de tennis au

monde, quel est le point commun entre Joachim Johansson, Sébastien Grosjean, Maria Shara-

pova, Juan Martin Del Potro, David Nalbandian, Vera Zvonareva, Tommy Haas ? Tous sont ou

ont été de grands serveurs, capables de frapper la balle à des vitesses très impressionnantes,

mais ils ont malheureusement dû mettre un terme définitif ou momentané à leur carrière profes-

sionnelle suite à des blessures chroniques à l’épaule, au coude ou au poignet. Si certains de ces

joueurs sont connus par les amateurs de sport pour leur carrière hors du commun, ils ont fait

face à une problématique finalement très commune pour les joueurs de tennis de tous niveaux :

comment augmenter la vitesse de balle au service tout en limitant le plus possible les risques de

blessures chroniques ?

Par conséquent, le cœur de ce travail de thèse s’attache à analyser, identifier et comprendre

les facteurs biomécaniques responsables de l’amélioration de la performance et de l’apparition

des blessures articulaires chroniques lors de la réalisation du service au tennis. Afin de mener à

bien ce travail, nous détaillerons dans un premier temps les travaux scientifiques de la littérature

(chapitre 2) portant sur l’analyse de la biomécanique du service. Puis, nous nous attacherons

1


à présenter le rôle que peut jouer la biomécanique dans la compréhension des mécanismes de

blessures sportives ainsi que les données épidémiologiques liées à la pratique du tennis. Nous

nous pencherons, ensuite, sur les nombreux facteurs de performance et facteurs de risque de

blessures présentés dans la littérature. Le chapitre 3 synthétisera nos objectifs. Notre chemine-

ment scientifique sera abordé au cours des chapitres 4, 5, 6, 7 et 8 faisant référence aux études

1, 2, 3, 4 et 5 mises en place au cours de cette thèse. L’étude 1 ambitionne d’explorer les rela-

tions entre les moments cinétiques segmentaires et la vitesse de balle chez des joueurs de tennis

professionnels et d’identifier les phases temporelles du service au cours desquelles ces relations

sont particulièrement fortes. La seconde étude s’intéresse à l’influence du niveau d’expertise sur

la vitesse de balle, les niveaux de contraintes subies par les articulations du membre supérieur,

l’efficience des joueurs au service et l’apparition de certaines blessures chroniques. L’étude 3

s’attache à identifier les facteurs "pathomécaniques" du service en comparant les mouvements

de joueurs "sains" avec ceux de joueurs "blessés". L’étude 4 s’intéresse aux relations pouvant

exister entre la vitesse de balle, les contraintes articulaires et le transfert de l’énergie méca-

nique lors du service. Enfin, la dernière étude porte sur l’influence de la fatigue musculaire sur

la biomécanique, les risques de blessures et la performance du service lors d’un match de tennis

prolongé. Enfin, l’ensemble de notre réflexion scientifique sera résumé au cours du chapitre 9

afin de dresser un bilan de notre démarche, de notre méthodologie, de nos résultats et de nos

apports pour l’analyse biomécanique du service au tennis.

2


Chapitre 2

Revue de la littérature

2.1 L’analyse du mouvement au service de l’amélioration

de la performance sportive

La biomécanique concerne l’analyse des mouvements humains. Elle poursuit deux objectifs bien

particuliers dans le domaine sportif : la compréhension de la performance sportive et l’analyse

des mécanismes de blessures provoquées par la pratique sportive (Bartlett et Bussey, 2009;

Yeadon et Challis, 1994; Elliott, 2006; Knudson, 2007). Concernant la compréhension de la

performance, les études biomécaniques analysent les causes et les conséquences d’un mouve-

ment sportif particulier, en apportant notamment des connaissances quant aux lois mécaniques

qui régissent les liens entre mouvement et performance. Les causes du mouvement sportif sont

appréhendées à travers les données dynamiques (forces et moments de forces) mesurées ou esti-

mées lors d’analyses en laboratoire. Les conséquences du mouvement concernent les paramètres

cinématiques généralement décrits en terme de positions, de vitesses ou encore d’accélérations.

La biomécanique est un domaine scientifique clé pour la formation des entraîneurs et des spor-

tifs dans la mesure où chaque mouvement sportif particulier possède une structure "mécanique"

fondamentale (Elliott, 2006). Si l’œil de l’initié ou de l’entraîneur permet d’appréhender la qua-

lité globale du mouvement via la cinématique gestuelle, la biomécanique permet d’aller plus loin

en fournissant l’exactitude et l’objectivité des variables de la performance (Millet et Le Gal-

lais, 2007). La nature balistique des frappes au tennis nécessite des analyses biomécaniques en

3D menées en laboratoire permettant la décomposition du mouvement en plusieurs centaines

d’images par seconde. De plus, si la réussite et la performance de chaque frappe sont multi-

factorielles, elles restent grandement affectées par la technique employée par le joueur (Elliott,

2006). Les études biomécaniques conduites en laboratoire permettent d’isoler ces paramètres

techniques de la performance. En effet, pour mieux comprendre le fonctionnement d’une habileté

sportive telle qu’une frappe au tennis, un modèle de la performance doit être structuré autour

de "déterminants mécaniques", autrement dit, de facteurs ou variables-clé dans le mouvement

qui influencent la performance. L’entraîneur qui connaît, comprend et maîtrise ces variables fon-

damentales clé sera à même d’analyser le mouvement de son joueur et de communiquer avec

lui pour le faire progresser (Elliott, 2006).

3


2.1.1 Biomécanique du service au tennis : quelques généralités

Selon Johnson et al. (2006), le service est un coup prédominant au tennis car il débute chaquepoint et son efficacité affecte directement le résultat du match. Le service est le seul coup du

tennis où le joueur n’est tributaire que de lui-même quant à la présentation de la balle par rap-

port à la raquette. Si le service est une habileté fermée qui est sous le contrôle total du joueur,

il reste un coup difficile à maîtriser en terme de coordination. D’un côté, le bras gauche, pour

un joueur droitier, doit s’élever lentement pour lancer la balle à une hauteur de frappe optimale

alors que de l’autre côté, le bras droit et la raquette décrivent un schéma moteur complexe pour

frapper la balle avec à la fois de la puissance, de la vitesse et du contrôle. Non seulement les bras

réalisent des mouvements différents à des rythmes variés, mais ils doivent aussi coordonner leurs

actions avec les membres inférieurs et le tronc. La difficulté de ce coup réside non seulement

dans la coordination segmentaire mais aussi dans d’autres paramètres : brièveté du contact balle

/ raquette à la frappe, franchissement du filet, la cible à viser est horizontale et réduite... A

l’aide d’un logiciel analysant en 2D le service d’un joueur donné, Duboy et al. (1994) ont choisi

tous les paramètres d’entrée de l’impact entre la balle et la raquette : vecteur vitesse de la

balle, vecteur spin de la balle, coordonnées de la balle, vecteur orientation de la raquette. Ils

ont ensuite uniquement fait varier l’angle d’orientation de la raquette par rapport à l’horizontale

d’un pas de 1 degré. Ils se sont aperçus qu’avec un degré en plus la balle était faute puisqu’elle

atterrissait hors des limites du carré de service. Avec 3 degrés en moins, la balle terminait dans le

filet. Ainsi, pour un service donné, la fenêtre angulaire nécessaire pour réussir dans les conditions

énoncées n’était que de 4 degrés. Ce résultat est très faible et exprime la remarquable précision

gestuelle que nécessite ce coup chez des joueurs experts.

2.1.2 La vitesse de balle : un critère de performance du service

Il existe différents critères de performance du service (Elliott, 2006) : la vitesse de balle, la

quantité d’effet ou de rotation donnée à la balle (Sakurai, 2012) ou encore la précision de la

zone atteinte (Goktepe et al., 2009). Parmi ces différents critères, la vitesse de balle est celui

qui a été le plus analysé dans la littérature scientifique (Blackwell et Knudson, 2002; Fleisig

et al., 2003; Elliott et al., 1995; Girard et al., 2007; Gordon et Dapena, 2006; Moran et al.,2012; Noffal et Elliott, 1998; Pugh et al., 2003; Sprigings et al., 1994; Tanabe et Ito, 2007).

En effet, ce critère apparaît comme le plus fondamental pour les entraîneurs et les joueurs car

ces derniers doivent constamment relever le défi d’augmenter la vitesse de leur première balle

de service pour tenter de dominer leur adversaire en perturbant ou en empêchant le retour de

service. Des vitesses de balle élevées au service garantissent un nombre important de points

gagnants. Combinées avec un fort pourcentage de premières balles, la probabilité de gagner le

match augmente considérablement (Brody, 2003). Lorsque la vitesse de balle dépasse les 45

m·s−1, soit environ 160 km·h−1, le nombre d’aces et d’erreurs au retour de service augmente

significativement (Figure 2.1) (Haake et al., 2000). Pour les tournois du Grand Chelem entre

1991 et 2008, lorsque le pourcentage d’aces et de services gagnants augmente d’une unité, le

joueur a respectivement 1,35 et 1,27 fois plus de chances de gagner le match (Ma et al., 2013).

Chez les meilleurs joueurs du circuit professionnel, une augmentation de la vitesse moyenne au

4


Figure 2.1 - Relation entre la vitesse de balle au service et le nombre de retours de serviceréussis, d’après Haake et al. (2000)

Figure 2.2 - Vitesse de balle moyenne des 20 meilleurs serveurs en Grands Chelems depuis 2002,

d’après Miller (2006)

service d’environ 10 km·h−1a été observée entre 2002 et 2005 lors des tournois du Grand Chelem(Miller, 2006) (Figure 2.2). Cette amélioration est la conséquence des profondes mutations

vécues par le milieu du tennis au cours des dernières décennies aussi bien du point de vue de

l’amélioration du matériel, de la technique de frappe que des méthodes de préparation physique

(Abrams et al., 2011). Selon Fleisig et al. (2003), la vitesse est un facteur clé de la performance

du service et par conséquent, constitue un bon indicateur du niveau d’expertise des joueurs de

tennis. En effet, la vitesse de balle augmente avec le niveau d’expertise des joueurs (Girard

et al., 2007). Chez des joueurs de niveau national, la vitesse de balle moyenne au service atteint169,4 ± 11,3 km·h−1alors qu’elle est inférieure chez des joueurs de club (148,8 ± 16,3 km·h−1)(Girard et al., 2007). Les records officiels de vitesse sont détenus chez les hommes par Samuel

Groth (263 km·h−1) et chez les femmes par Samantha Stosur (208 km·h−1).

2.1.3 Analyse cinématique du service au tennis

2.1.3.1 Phases et description générale du mouvement de service

Pour faciliter son analyse, le service est très souvent divisé en plusieurs phases comprises entre

des événement-clé (Bahamonde, 2000; Morris et al., 1989; Reid et al., 2007, 2008; Kovacs et

5


Ellenbecker, 2011) (Figure 2.3). Le début du mouvement (DM), le lancer de balle (LB), l’instant

de flexion maximale du coude dominant (FMC), l’instant où la tête de raquette atteint son point

le plus bas dans le dos du joueur (PLBR), l’instant de la rotation maximale externe de l’épaule

dominante (RME) et l’impact (IMP) constituent ces événements-clé (Bahamonde, 2000). La

phase de préparation débute avec le début du mouvement du joueur (DM) et se termine par le

lancer de balle (LB). Ensuite, a lieu la phase d’armé comprise entre le lancer de balle (LB) et la

rotation maximale externe de l’épaule (RME). Cette phase d’armé est relativement longue et est

donc souvent redivisée en 3 "sous-phases" : le début de l’armé entre LB et la flexion maximale

du coude (FMC), le milieu de l’armé entre FMC et le point le plus bas de la raquette dans le

dos (PLBR), la fin de l’armé entre PLBR et la rotation maximale externe de l’épaule (RME).

La phase d’accélération se déroule entre la rotation maximale externe de l’épaule (RME) et

l’impact entre la balle et la raquette (IMP). La phase de décélération apparaît entre l’impact

(IMP) et la rotation maximale interne de l’épaule (RMI). Enfin, la phase d’accompagnement

a lieu entre la rotation maximale interne de l’épaule (RMI) et la fin (FIN) du service (Morris

et al., 1989).

Figure 2.3 - Phases du service

La phase de préparation (DM - LB) : au début de la phase de préparation, les épaules du

serveur sont généralement dirigées vers la direction visée. La tête effectue une extension et une

rotation vers l’arrière pour permettre au joueur de suivre la balle des yeux tandis que les épaules

et le pelvis commencent à tourner autour de l’axe longitudinal du corps (Lee, 1995). Les brasse dissocient : le bras lanceur part vers le haut et l’avant alors que le bras qui tient la raquettepart vers le bas et l’arrière avant de se fléchir pour élever la raquette jusqu’en position armée.

Au niveau des membres inférieurs, le joueur de tennis garde les pieds au sol et se prépare àgénérer des forces de réaction vers le haut et l’avant via la flexion de ses genoux qui atteint

généralement 70 ± 10˚(Elliott et al., 2009). Lors de cette phase, le joueur prépare la poussée

explosive des membres inférieurs nécessaire pour le propulser vers la phase d’armé.

La phase d’armé (LB - RME) : pendant la phase d’armé, les yeux du joueur sont toujours

rivés sur la balle. La tête est en extension. Entre FMC et PLBR, le tronc commence à s’incliner.En même temps, le bras non dominant s’abaisse alors que le bras dominant vient se positionner

en abduction et en rotation externe pour élever le coude. Dans le même temps, les jambes

produisent une extension puissante qui fait décoller le joueur du sol. A la fin de la phase d’armé,

l’épaule est en abduction autour de 90-100˚, en position de rotation maximale externe, autour

de 172˚et en légère adduction horizontale (7˚) (Fleisig et al., 2003).

6


La phase d’accélération (RME - IMP) : au cours de cette phase, le serveur n’est généralement

plus en contact avec le sol. Le tronc commence à ralentir sa rotation vers l’avant alors que le

bras initie sa rotation interne et débute son extension pour accélérer la main et la raquette.

L’accélération de la raquette avant l’impact s’accompagne de la pronation de l’avant-bras et

d’un rapide changement de rotations au niveau du tronc, qui passe de l’hyper extension à la

flexion et de la rotation longitudinale vers la droite à celle vers la gauche (pour un joueur droitier).

A l’impact, le tronc est fléchi à 48˚au-dessus de l’horizontal, le bras est en position d’abduction

à 101˚, le coude, et les genoux sont légèrement fléchis (Fleisig et al., 2003).

La phase de décélération (IMP - RMI) : c’est une des phases les plus violentes du service qui

consiste à freiner de façon excentrique les mouvements du haut du corps, notamment ceux du

tronc et du membre supérieur qui tient la raquette (Kovacs et Ellenbecker, 2011). La rotation

interne de l’épaule et la pronation de l’avant - bras se poursuivent de façon couplée lors de cette

phase. Le bras gauche (pour un droitier) se replie au niveau de l’abdomen du serveur.

La phase d’accompagnement (IMP - FIN) : la raquette, fortement ralentie, poursuit sa

trajectoire vers l’avant et la gauche (pour un droitier). Cette phase permet au joueur de se

réceptionner au sol sur la jambe gauche (pour un droitier) pour préparer la frappe suivante. La

jambe arrière se fléchit et permet au pied de remonter dans le dos du joueur (arabesque).

2.1.3.2 Enchaînement segmentaire et vitesses linéaires aux articula-

tions

Différentes recherches ont suggéré que les habiletés sportives de lancer, ou encore de frappe deballe se déroulent en suivant une séquence proximo-distale au cours de laquelle le mouvement estinitié par les segments proximaux du corps les plus lourds et les plus larges (Putnam, 1993). Puis,quand l’énergie augmente, le mouvement progresse vers les segments les plus rapides, petits etlégers (Kreighbaum et Barthels, 1985). Selon le principe de sommation des vitesses développépar Bunn (1972), pour produire la vitesse la plus importante possible à l’extrémité d’une chaînede segments, le segment le plus distal devrait commencer son mouvement à l’instant de la vitessemaximale de son segment voisin proximal. Ainsi, chaque segment successif produirait une vitessesupérieure au segment le précédant à travers une chaîne proximo-distale. Les études d’Elliottet al. (1986), de Marshall et Elliott (2000) et de Sheets et al. (2011) se sont penchées sur lesdonnées cinématiques au cours du service de joueurs de tennis experts. Ces auteurs ont identifiéune chaîne cinématique, caractérisée par une augmentation des vitesses linéaires maximales desarticulations du corps selon une séquence proximo-distale allant des genoux jusqu’à la raquette(Tableau 2.1) (Figure 2.4). Cette séquence avait été précédemment observée par Vangheluweet Hebbelinck (1985) uniquement pour les articulations du membre supérieur.

2.1.3.3 Enchaînement segmentaire et vitesses angulaires aux articula-

tions

Entre la rotation maximale externe de l’épaule et l’impact entre la balle et la raquette, unechaîne cinématique de rotations rapides a été observée incluant la rotation du tronc versl’avant (280˚·s−1), la rotation longitudinale du pelvis (440˚·s−1), la rotation interne de l’épaule

7


Elliott et al. (1986) Van Gheluwe et Hebbelinck (1985)

Articulation Vitesse linéaire Temps avant Vitesse linéaire Temps avant

maximale (m/s) l’impact (s) maximale (m/s) l’impact (s)

Genou 1,5 ± 0,3 0,19 ± 0,02 / /

Hanche 2,0 ± 0,4 0,17 ± 0,02 / /

Épaule 2,7 ± 0,5 0,14 ± 0,01 3,3 ± 0,2 0,10 ± 0,03

Coude 6,7 ± 0,7 0,13 ± 0,01 5,4 ± 2,0 0,09 ± 0,02

Poignet 10,3 ± 0,8 0,08 ± 0,01 8,1 ± 2,0 0,04 ± 0,01

Raquette 34,8 ± 3,4 0,04 ± 0,01 / /

Tableau 2.1 - Vitesses linéaires résultantes maximales obtenues chez des joueurs de tennis

universitaires, d’après Elliott et al. (1986) et Vangheluwe et Hebbelinck (1985)

(2420˚·s−1chez les hommes et 1370˚·s−1chez les femmes), l’extension du coude (1510˚·s−1)et la flexion du poignet (1950˚·s−1) (Fleisig et al., 2003) (Tableau 2.2). Les larges vitesses an-gulaires de la rotation interne de l’épaule et de la flexion du poignet enregistrées chez les joueurs

professionnels reflètent l’importance de ces mouvements dans l’action de service au tennis. Alorsqu’une séquence proximo-distale concernant les vitesses linéaires maximales aux articulations a

été clairement identifiée (Elliott et al., 1986), ce n’est pas tout à fait le cas pour les vitessesangulaires (Marshall et Elliott, 2000; Wagner et al., 2012) (Figure 2.5). En effet, il a été mis

en évidence que le pic de vitesse angulaire de flexion du tronc vers l’avant était suivi par ceux

de l’extension du coude, de la flexion du poignet, de la rotation interne de l’épaule et enfin,

de la pronation de l’avant-bras (Fleisig et al., 2003; Marshall et Elliott, 2000; Wagner et al.,2012). Logiquement, en cas de véritable séquence proximo-distale, les pics de vitesse angulaire

de rotation interne et de pronation de l’épaule devraient précéder ceux du coude et du poignet.

8


Figure 2.4 - Évolution des vitesses linéaires articulaires au cours du service au tennis, d’aprèsSheets et al. (2011)

Figure 2.5 - Évolution des vitesses linéaires et angulaires segmentaires au cours du service autennis, d’après Marshall et Elliott (2000)

9


Étude Population Extension Rotation du Rotation Rotation Extension Flexion du

du genou pelvis longitudinale des interne de coude poignet

(˚·s−1) (˚·s−1) épaules (˚·s−1) l’épaule (˚·s−1) (˚·s−1) (˚·s−1)

Vangheluwe et Hebbelinck (1985) Hommes / / / / / 1650 ± 150

Elliott et al. (1995) Hommes / / / 2090 ± 330 1230 ± 180 1720 ± 180

Fleisig et al. (2003) Hommes 800 ± 400 440 ± 90 870 ± 120 2420 ± 590 1510 ± 310 1950 ± 510

Reid et al. (2008) Hommes 533 ± 69 / / / / /

Elliott et Wood (1983)* Hommes / / / 470 ± 17 / 1570

Wagner et al. (2012) Hommes / 510 ± 110 / 5580 ± 2350 1670 ± 380 /

Whiteside et al. (2013) Femmes / / / 2000 ± 297 1524 ± 144 1911 ± 264

Tableau 2.2 - Vitesses angulaires maximales aux articulations au cours du service au tennis. * : Les valeurs présentées dans cette étude ne sont pasmaximales

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013

2.1.3.4 Contributions des rotations à la vitesse de la tête de raquette

A partir du calcul des vitesses angulaires des segments impliqués dans le service, différentes

études (Sprigings et al., 1994; Elliott et al., 1995; Tanabe et Ito, 2007) ont quantifié les contri-

butions segmentaires et articulaires du membre supérieur à la vitesse linéaire de la tête de

raquette à l’impact (Tableau 2.1.3.4). Pour cela, les auteurs ont calculé la vitesse linéaire de la

tête de raquette qui est engendrée par chacune des rotations segmentaires du membre supérieur

et du tronc au moment de l’impact. Puis, cette vitesse linéaire a été comparée à la vitesse to-

tale de la tête de raquette à l’instant de l’impact. Cette méthodologie a toutefois été remise en

cause par Gordon et Dapena (2006) qui ont préféré investiguer les contributions des rotations

segmentaires à la vitesse du centre du tamis de la raquette tout au long de la durée du service,

et non pas uniquement au moment de l’impact. En effet, selon eux, la méthode employée par

Elliott et al. (1995), Sprigings et al. (1994) et Tanabe et Ito (2007) est réductrice car elle ne

tient pas compte des rotations segmentaires qui contribuent de façon importante à la création

de la vitesse de la raquette au début du mouvement de service.

Contribution du tronc via le déplacement de l’épaule vers l’avant : la vitesse angulaire de rota-

tion transverse du tronc vers l’avant au cours du service engendre une vitesse linéaire de l’épaule

vers l’avant comprise entre 2,0 et 3,0 m·s−1(Elliott et al., 1986, 1995; Sprigings et al., 1994;Vangheluwe et Hebbelinck, 1985). Par conséquent, il a été mis en évidence que la rotation du

tronc contribue modérément à la vitesse de la raquette à l’impact (entre 7,4 et 9,7 %) (Elliott

et al., 1995; Sprigings et al., 1994).

Contribution du bras / de l’épaule : la vitesse linéaire de la tête de raquette à l’impact est due

entre 30 et 54% à la rotation interne du bras (Elliott et al., 1995; Sprigings et al., 1994; Tanabeet Ito, 2007). Par ailleurs, les autres rotations du bras au cours du service (adduction horizontale

et abduction) contribuent de façon relativement importante (entre 6,4 et 24,0 %) à la vitesse

de la raquette à l’impact (Elliott et al., 1995; Sprigings et al., 1994; Tanabe et Ito, 2007). Ces

résultats ont été confirmés par les travaux de Gordon et Dapena (2006).

Contribution de l’avant-bras / du coude : selon Gordon et Dapena (2006), chez des joueurs de

tennis universitaires, la contribution de l’extension du coude à la vitesse de la raquette est as-

sez importante (13,5 ± 3,6 m·s−1). De leur côté, Tanabe et Ito (2007) rapportent une faible

contribution de l’extension du coude (3,2 ± 6,0 %). De façon surprenante, les résultats d’El-

liott et al. (1995) montrent que l’extension de l’avant-bras joue un rôle négatif (-14,2 ± 6,4 %)

dans la création de la vitesse de la raquette au moment de l’impact. D’après Gordon et Dapena

(2006), ces divergences sont probablement liées aux différents protocoles utilisés (niveau de jeu

des joueurs, méthode utilisée) pour évaluer les contributions des rotations segmentaires.

Contribution de la main / du poignet : au début de la phase de préparation, l’extension du poi-

gnet constitue un des principaux contributeurs à la vitesse de la raquette (Gordon et Dapena,

2006). A l’impact, la contribution de la flexion de la main ou du poignet à la vitesse de la

raquette est particulièrement importante dans la mesure où elle varie entre 26 et 31,7 % selon

les études (Elliott et al., 1995; Sprigings et al., 1994; Tanabe et Ito, 2007).

11


Elliott et al. (1995) Sprigings et al. (1994) Tanabe et Ito (2007)

Méthode Contribution des rotations segmentaires Contribution des rotations articulaires

à la vitesse linéaire de la tête à la vitesse horizontale de la tête

de raquette à l’impact (%) de raquette à l’impact (%)

Rotation transverse du tronc 9,7 ± 1,8 7,4 /

Rotation interne du bras ou de l’épaule 54,2 ± 4,1 30 41,1 ± 14,7

Flexion et abduction du bras ou de l’épaule 12,9 ± 5,9 24 6,4 ± 11,7

Extension de l’avant-bras ou du coude -14,2 ± 6,4 / 3,2 ± 6,0

Pronation de l’avant-bras ou du coude 5,2 ± 4,1 15 3,6 ± 5,0

Flexion de la main ou du poignet 30,6 ± 9,1 26 31,7 ± 9,5

Flexion ulnaire de la main ou du poignet 0,6 ± 1,2 / 0,8 ± 5,9

Tableau 2.3 - Contributions des rotations segmentaires et articulaires à la vitesse de la tête de raquette au moment de l’impact

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2.1.3.5 Variations de moment cinétique lors du service

Le service est un coup difficile à maîtriser car il nécessite la création et la combinaison des rota-

tions des différents segments du corps autour de 3 axes : transversal, sagittal ou antéropostérieur

et longitudinal (Bahamonde, 2000). Ces rotations sont à l’origine de la création des moments

cinétiques segmentaires qui correspondent au produit du moment d’inertie par la vitesse angu-

laire des segments. Bien que le concept de moment cinétique soit fréquemment invoqué comme

un déterminant crucial de la performance du service (Chow et al., 2009; Elliott, 2003, 2006;Girard et al., 2005, 2007; Knudson, 2007; Reid et al., 2008), très peu d’études s’y sont in-

téressé (Bahamonde, 2000; Gordon et Dapena, 2004; Martin et al., 2012). Seul Bahamonde

(2000) a décrit, quantifié et expliqué l’évolution du moment cinétique au cours des différentes

phases de service autour des trois axes orthogonaux (transverse, sagittal ou antéropostérieur et

longitudinal) chez 5 joueurs de niveau universitaire. D’après ses résultats, la majorité du mo-

ment cinétique du corps créé autour de l’axe transverse et vers l’avant est concentrée au niveau

du tronc et du bras de frappe. Entre la rotation maximale externe de l’épaule et l’impact, le

moment cinétique du tronc autour de cet axe diminue alors qu’il augmente pour le bras et la

raquette. Autour de l’axe sagittal, le moment cinétique du corps est principalement le résultat

de la rotation latérale du tronc et de l’élévation de l’épaule de frappe en préparation de l’impact.

Enfin, le moment cinétique autour de l’axe longitudinal est relativement faible et très variable

d’un joueur à l’autre (Bahamonde, 2000). Bahamonde (2000) a remarqué que les serveurs les

plus puissants étaient ceux qui possédaient des valeurs élevées de moment cinétique négatif au-

tour de l’axe sagittal alors que les serveurs les moins puissants possédaient des valeurs nulles ou

positives de moment cinétique autour de cet axe. Toutefois, aucune donnée scientifique n’a été

rapportée à propos des relations entre la vitesse de balle et les quantités de moments cinétiques

segmentaires. Par ailleurs, Bahamonde (2000) a décomposé l’évolution du moment cinétique

lors du service au tennis en fonction des différentes phases du mouvement. En effet, comme nous

l’avons précédemment expliqué, pour faciliter leurs analyses, les scientifiques divisent souvent le

service en plusieurs phases qui se déroulent entre des événements-clé (Bahamonde, 2000; Reid

et al., 2007, 2008). Cependant, il n’existe aucune connaissance scientifique à propos de l’im-

portance de ces phases temporelles du service au regard des relations possibles entre moments

cinétiques segmentaires et vitesse de balle au service. Ces questions font l’objet de l’étude

n˚1 de cette thèse.

2.1.3.6 Les jambes : un premier maillon fondamental pour la perfor-

mance du service

En biomécanique, le service au tennis est très souvent appréhendé comme une chaîne ciné-

matique (Bahamonde, 2000; Elliott et Wood, 1983; Elliott, 2003; Girard et al., 2005, 2007)qui permettrait de transférer l’énergie mécanique et le moment cinétique depuis les membres

inférieurs jusqu’à la raquette (Bahamonde, 2000). En tant que point de départ de la chaîne,

les jambes jouent un rôle majeur dans la performance du service au tennis et notamment dans

la création de la vitesse de balle. En effet, Girard et al. (2007), Reid et al. (2008) ont évalué

l’influence d’une poussée de jambe limitée sur la performance du service en immobilisant les

genoux des serveurs (Figure 2.6). Ils ont mis en évidence que la vitesse de balle, la vitesse de la

raquette et la hauteur d’impact augmentent significativement avec une poussée et une action

complètes des jambes.

13


Figure 2.6 - Exemple d’un sujet réalisant un service en conditions normales (A) et avec une

action de jambes restreinte (B), d’après Girard et al. (2007)

2.1.4 Analyse dynamique du service au tennis

Une analyse pointue du mouvement nécessite indéniablement de déterminer des variables qui

ne sont pas directement accessibles ou mesurables, comme c’est notamment le cas pour les

forces et les moments résultants aux articulations. Dans la mesure où ces forces et ces mo-ments développés au niveau des articulations sont à l’origine du mouvement observé, et donc

responsables de celui-ci, leur estimation comporte des intérêts principaux dans le domaine de

l’analyse biomécanique de la performance sportive et de la compréhension des mécanismes de

blessures liées à la pratique physique. En effet, dans un souci d’amélioration de la performance,

l’analyse dynamique permet d’interpréter la coordination articulaire d’un mouvement sportif.

Elle rend aussi possible l’évaluation des contraintes maximales que subissent les articulations

lors du mouvement et permet par conséquent d’identifier des liens entre ces contraintes et des

pathologies liées à la pratique sportive (Krosshaug et al., 2005; Bartlett et Bussey, 2009). Nousnous pencherons plus tard sur l’intérêt "médical" de l’analyse dynamique au regard des valeurs

maximales de contraintes articulaires estimées au cours du service (dans la partie de la revue de

littérature concernant les facteurs de risque de blessures).

2.1.4.1 Dynamique inverse

In vivo, il n’est pas possible de mesurer directement les forces et les moments musculaires résul-

tants qui s’exercent aux articulations et qui sont responsables du mouvement sportif. Toutefois,

les forces et les moments inter-segmentaires peuvent être estimés par une méthode qui renvoie

au problème de la "dynamique inverse" (Hatze, 2000, 2002; Winter, 1990). Pour le mouvement

humain, le problème de la dynamique inverse peut être résumé de la façon suivante : à partirdu mouvement des segments du corps (trajectoire, vitesse, accélération), il s’agit de détermi-

ner les moments et les forces articulaires qui ont causé ce mouvement (Zatsiorsky, 2002). La

dynamique inverse est une méthode itérative qui nécessite de fournir, en entrée, aux équations

du mouvement, les paramètres corporels anthropométriques (masses, centres de masse et mo-

ments d’inertie), les données cinématiques des différents segments du corps et éventuellement

des données dynamiques en fonction du type d’approche choisie (Cahouet et al., 2002; Winter,

14


1990). Les solutions au problème de dynamique inverse peuvent être obtenues en résolvant les

équations du mouvement écrites à l’aide du formalisme de Newton-Euler ou de Lagrange (Zajac

et Gordon, 1989). Alors que les équations de Newton-Euler estiment non seulement les mo-

ments développés à une articulation, mais aussi les forces de réaction articulaires exercées par

le segment proximal sur le segment distal, le formalisme de Lagrange ne permet pas de calculer

les forces inter-articulaires. Deux approches sont envisageables pour résoudre le problème de la

dynamique inverse : l’approche "top-down" et l’approche "bottom-up". L’approche classique

de résolution du problème de la dynamique inverse, nommée "top-down", revient à résoudre

itérativement le système des équations d’équilibre dynamique du mouvement, du segment libre

vers le segment contraint. C’est cette méthode qui est généralement exploitée pour analyser

les aspects dynamiques du service au tennis ou de lancers au baseball (Aguinaldo et Chambers,

2009; Elliott et al., 2003; Fleisig et al., 1995; Reid et al., 2007, 2008). En effet, la simplicitéd’utilisation expérimentale de cette méthode réside dans le fait qu’elle exploite uniquement des

données cinématiques issues des mouvements du haut du corps ainsi que des données anthropo-

métriques alors que l’approche "bottom-up" utilise plutôt des données cinématiques issues des

segments du bas du corps et des données dynamiques liées aux forces de réaction du sol (Iino

et Kojima, 2012). Les plateformes de forces permettant d’acquérir les forces de réaction du

sol ont tendance à contraindre le mouvement des pieds et à perturber les mouvements naturels

des sportifs lors des expérimentations (Iino et Kojima, 2012). Pour cette raison, leur utilisation

s’avère limitée (Iino et Kojima, 2012). Si l’approche "bottom-up" est susceptible de produire

des résultats plus précis que l’approche "top-down" (Desjardins et al., 1998), la validité de

l’approche "top-down" de la dynamique inverse a été validée par Iino et Kojima (2012) pour

des mouvements de rotations 3D amples et rapides du tronc. Leurs résultats ont montré des

erreurs RMS et des erreurs de valeurs maximales absolues de moments de force généralement

inférieures à 10 N.m entre les approches "top-down" et "bottom-up". Ils suggèrent donc que

l’approche "top-down" de la dynamique inverse est valable et pertinente pour établir une es-

timation des moments de force musculaires résultants lors de mouvements sportifs impliquant

d’importantes rotations du tronc dans les 3 dimensions de l’espace, comme c’est le cas pour le

service au tennis.

2.1.4.2 Évolution générale des forces et moments articulaires lors duservice au tennis

Noffal et Elliott (1998) se sont intéressés à l’évolution générale des forces et des moments

articulaires à l’épaule et au coude lors du service de joueurs de tennis de haut niveau. Cette

évolution s’avère très proche de celle observée pour des mouvements de lancer (Feltner et

Dapena, 1986; Fleisig et al., 1995, 1996; Rash et Shapiro, 1995). Toutefois, aucune étude

ne s’est intéressée à l’analyse des paramètres dynamiques de sujets de niveaux différents et

à l’évolution générale des forces et des moments pour l’articulation du poignet au cours du

service. Noffal et Elliott (1998) ont observé de larges forces à l’épaule au cours du service,

et notamment au cours des phases d’armé (RLP - MER), d’accélération (MER - IMP) et de

décélération (après IMP).

A l’épaule, la force antérieure augmente à partir de l’instant de flexion maximale du coude

(FMC) jusqu’à atteindre un pic au cours de la phase d’accélération, juste avant l’impact (Figure

2.7). Concernant les forces supéro-inférieures à l’épaule, au début du service, la force supérieure

à l’épaule augmente jusqu’à une valeur maximale au cours de la phase d’armé (RLP - MER). Au

cours de la phase d’accélération, cette force diminue puis s’exerce dans la direction inférieure

15


Figure 2.7 - Évolution des forces articulaires à l’épaule au cours du service, d’après Noffal et

Elliott (1998). MEF : flexion maximale du coude, RLP : point le plus bas de la raquette dans le

dos, MER : rotation maximale externe de l’épaule, IMP : impact.

et atteint son maximum pendant la phase de décélération après l’impact. Pendant tout le mou-

vement de service, l’épaule est soumise à une force compressive qui augmente très fortement

pour devenir maximale à proximité de l’impact (Noffal et Elliott, 1998).

Figure 2.8 - Évolution des forces articulaires au coude au cours du service, d’après Noffal etElliott (1998). MEF : flexion maximale du coude, RLP : point le plus bas de la raquette dans ledos, MER : rotation maximale externe de l’épaule, IMP : impact.

Tout au long du service, le coude est soumis à une force médiale qui atteint son maximum au

cours de la phase d’armé ou d’accélération puis diminue jusqu’à l’impact (Figure 2.8). Au tout

début du mouvement de service, une force distractive est observée. Puis, cette dernière devient

compressive et augmente pour devenir maximale aux environs de l’impact. On peut également

constater que c’est cette force de compression qui atteint les valeurs maximales les plus élevées

(Noffal et Elliott, 1998).

En ce qui concerne l’évolution des moments articulaires à l’épaule, le joueur de tennis est soumis à

un moment de rotation interne qui atteint son maximum au cours de la phase d’armé puis diminue

16


Figure 2.9 - Évolution des moments articulaires à l’épaule au cours du service, d’après Noffal

et Elliott (1998). MEF : flexion maximale du coude, RLP : point le plus bas de la raquette dans

le dos, MER : rotation maximale externe de l’épaule, IMP : impact.

au cours de la phase d’accélération (Figure 2.9). L’épaule du joueur de tennis subit, de plus,

un moment d’adduction horizontale qui augmente jusqu’à la phase d’accélération puis diminue

pour devenir un moment d’abduction horizontale dont le pic est obtenu au cours de la phase de

décélération. Enfin, en ce qui concerne le moment d’adduction / abduction à l’épaule, Noffal

et Elliott (1998) ont remarqué un passage du moment d’abduction en un moment d’adduction

avant l’impact, comme c’est le cas pour la passe haute au football américain et lors du tir au

waterpolo (Rash et Shapiro, 1995; Feltner et Taylor, 1997).

Figure 2.10 - Évolution des moments articulaires au coude au cours du service, d’après Noffalet Elliott (1998). MEF : flexion maximale du coude, RLP : point le plus bas de la raquette dansle dos, MER : rotation maximale externe de l’épaule, IMP : impact.

Dans le cas des moments articulaires au coude, le joueur de tennis est soumis à un moment

de varus depuis l’instant de flexion maximale du coude jusqu’à la phase de décélération, avec

17


un pic à proximité de la rotation maximale externe de l’épaule (Figure 2.10). L’intensité des

moments de flexion / extension et de pronation se révèle modérée tout au long du service, cequi témoigne d’une faible contribution musculaire selon Noffal et Elliott (1998).

2.1.4.3 Forces, moments articulaires et vitesse de balle

La relation entre les forces, les moments résultants aux articulations et la vitesse de balle auservice est débattue dans la littérature scientifique. D’un côté, Elliott (2003) ont observé que lesjoueurs de tennis professionnels atteignaient des vitesses de balle significativement supérieures

aux joueuses professionnelles (183 ± 14 vs. 149 ± 14 km·h−1) et généraient des forces et

des moments articulaires maximales à l’épaule et au coude significativement plus élevés que

ceux de leurs homologues féminines. Ce résultat a conduit les auteurs de cette étude à émettre

l’hypothèse selon laquelle la vitesse de balle au service pourrait être liée aux valeurs de forces et

de moments articulaires mesurés au niveau du membre supérieur. Cependant, dans une étude

plus récente, Reid et al. (2007) ont comparé les contraintes articulaires à l’épaule obtenues au

cours de 2 types de services différents : le service à plat en première balle et le service lifté

en seconde balle. Alors que la vitesse maximale de la tête de raquette était significativement

supérieure pour le service à plat par rapport au service lifté (43,2 ± 3,1 vs. 40,3 ± 2,9 m·s−1),

aucune différence significative de forces ou de moments à l’épaule n’a été observée entre les

deux types de service. Ainsi, il semble que ce ne sont pas forcément les joueurs qui produisent

les forces et les moments les plus élevés qui atteignent les vitesses de balle les plus importantes

au service. Ce résultat amène à penser que la relation précédemment évoquée entre la vitesse de

balle et les forces et moments articulaires du membre supérieur n’est pas évidente et nécessite

des investigations supplémentaires. A ce titre, afin d’évaluer la performance du lancer au baseball,

Aguinaldo et Chambers (2009) ont récemment proposé un indicateur d’efficience basé sur le

ratio entre forces ou moments articulaires et vitesse de balle. Ainsi, selon ces auteurs, le joueur

efficient est celui qui est capable de maximiser la vitesse de balle en réduisant le plus possible les

contraintes articulaires, c’est-à-dire les forces et moments de force. Cet indicateur nous apparaît

être un critère de performance intéressant à exploiter dans le cadre du service au tennis car il

témoigne de la "quantité de contraintes" que les articulations subissent par km·h−1de vitesse

de balle générée (Davis et al., 2009). L’influence du niveau d’expertise sur la capacité du

serveur à maximiser sa vitesse de balle tout en limitant les contraintes articulaires feral’objet de l’étude 2.

2.1.5 Analyse électromyographique du service au tennis

A cause de son caractère non invasif et de sa facilité d’utilisation in-situ, l’analyse électromyo-

graphique de surface est une technique très couramment employée pour mesurer les activations

et les caractéristiques des muscles striés squelettiques (Colson, 2010). Ce type d’analyse permet

de recueillir grâce à des électrodes disposées à la surface de la peau, les potentiels électriques

se propageant au niveau des fibres musculaires actives lors d’une contraction (Basmajian et

De Luca, 1985). Très peu d’études ont récolté des données électromyographiques lors du ser-

vice au tennis. Ryu et al. (1988) ont mesuré les activations de huit muscles de l’épaule chez six

joueurs de tennis universitaires. Il ressort de cette étude que le sous-épineux et le sus-épineux

sont très fortement activés au cours de la phase d’armé pour initier la rotation externe de

l’épaule et pour résister aux forces de distraction qui s’appliquent à cette articulation (Escamilla

18


et Andrews, 2009). Les activations du grand pectoral, du grand dorsal et du sous-scapulaire sont

les plus élevées au cours de la phase d’accélération dans la mesure où ils se contractent pour

générer une forte vitesse de rotation interne à l’épaule et pour accélérer le bras vers l’avant. Le

grand dentelé, aidé par le trapèze, est très fortement activé lors des phases d’armé et d’accé-

lération pour permettre l’élévation de l’acromion et positionner la scapula en rotation externe

et l’incliner postérieurement par rapport au mouvement rapide de l’humérus. Quand la scapula

a tourné d’environ 45 à 60˚à la fin de la phase d’armé, l’activation du trapèze inférieur est

indispensable pour continuer l’élévation de l’acromion et réduire la zone de conflit de la coiffe

des rotateurs (Kibler et al., 2007). Au cours des phases de décélération et d’accompagnement,

les activations des muscles de la coiffe des rotateurs varient de façon modérée à élevée selon

les muscles (Ryu et al., 1988) (Tableau 2.4). L’activation relativement élevée du biceps brachial

participe à la stabilisation de l’épaule et à la décélération du coude.

Phases du service

Muscles Préparation Armé Accélération Accompagnement

(% CMVI) (% CMVI) (% CMVI) (% CMVI)

Biceps brachial 6 39 10 34

Deltoïde moyen 18 23 14 36

Sus-épineux 15 53 26 35

Sous-épineux 7 41 31 30

Sous-scapulaire 5 25 113 63

Grand pectoral 5 21 115 39

Grand dentelé 24 70 74 53

Grand dorsal 16 32 57 48

Tableau 2.4 - Activité des muscles du membre supérieur lors du service au tennis, d’après Ryu

et al. (1988)

2.2 L’analyse du mouvement au service de la compréhen-

sion et de la prévention des blessures sportives

2.2.1 Liens entra analyse du mouvement et pathologies sportives

Récemment, Chan et al. (2008) ont proposé un paradigme scientifique, nommé "Orthopaedicsport biomechanics", permettant de mieux comprendre le rôle joué par la biomécanique dans la

compréhension, la prévention et la gestion des blessures induites par la pratique sportive. La plu-

part des blessures articulaires chroniques sont causées par un déséquilibre entre les contraintes

induites par le mouvement et les limites que peuvent supporter les structures anatomiques,

aboutissant à des atteintes au niveau des tissus musculaires, des tendons et des ligaments.

19


L’analyse biomécanique permet non seulement d’étudier ces contraintes et leurs effets mais

aussi d’établir les mécanismes à l’origine de ces blessures (Viano et al., 1989). En identifiantles facteurs mécaniques responsables des blessures lors de la pratique sportive, les études bio-

mécaniques permettent d’améliorer le développement des stratégies de prévention en médecine

du sport (Elliott, 1999) qui constituent actuellement un champ d’étude en plein expansion pour

assurer l’intégrité physique des pratiquants (Timpka et al., 2006). D’après Chan et al. (2008),la biomécanique exerce 3 rôles majeurs : aide à la prévention des blessures et des trauma-

tismes musculosquelettiques, évaluation objective et quantitative des traitements mis en place,

surveillance du processus de réhabilitation à long-terme et validation du retour à la pratiquesportive. La biomécanique permet de prévenir les blessures sportives à travers une séquence de

travaux de recherches articulés autour de 4 étapes majeures (Bahr et Krosshaug, 2005; Van Me-

chelen et al., 1992) (Figure 2.11). La première étape vise à définir l’étendue du problème posé

par une blessure donnée en déterminant sa sévérité. Ensuite, la seconde étape cherche à identi-fier les facteurs de risque et à établir les mécanismes à l’origine des blessures sportives. Le butde la troisième étape est de proposer des mesures préventives. Enfin, la dernière étape a pour

objectif de vérifier l’efficacité de la séquence de prévention préalablement mise en œuvre. Au

sein de cette séquence, nous avons choisi de centrer ce travail de thèse sur la seconde étape en

lien avec l’identification des facteurs de risque pouvant être à l’origine des blessures articulaireschroniques du membre supérieur lors du service au tennis.

Figure 2.11 - Les 4 étapes de recherche nécessaires à la prévention des blessures, d’après Bahr

et Krosshaug (2005)

20


2.2.2 Les méthodes d’investigation des mécanismes de blessures spor-

tives

Différentes approches méthodologiques sont couramment utilisées dans la littérature scientifiquepour faire face à la seconde étape visant à identifier les mécanismes qui causent les blessuresarticulaires lors de la pratique sportive (Krosshaug et al., 2005) (Figure 2.12). Il nous apparaît

important de les détailler pour mettre en évidence leurs avantages et inconvénients au regardde notre problématique scientifique.

Figure 2.12 - Résumé des approches méthodologiques permettant de décrire les mécanismes àl’origine des blessures sportives, d’après Krosshaug et al. (2005)

Interviews d’athlètes : afin de comprendre les causes biomécaniques à l’origine d’une blessureparticulière, "l’interview" ou "l’entretien" d’athlète est un moyen qui consiste à obtenir, parl’athlète lui-même, l’entraîneur, le personnel médical ou tout autre personne témoin de l’acci-dent, la description de l’événement ayant causé la blessure (Arnold et al., 1979). La finalité decette approche consiste à proposer une synthèse des informations recueillies pour une blessuredonnée auprès d’une population homogène en terme de pratique sportive, de niveau d’expertise,ou encore de poste occupé au sein d’un sport collectif. Si l’avantage d’une telle approche résidedans la facilité de collection des données (questionnaire, entretien), son principal inconvénientconcerne la subjectivité liée à l’interprétation des événements par la personne interrogée. Eneffet, il est difficile de s’affranchir des biais liés à la mémoire sélective, aux émotions, et auxinterprétations personnelles de l’événement traumatique (Krosshaug et al., 2005).

21


Études cliniques : une autre approche pour comprendre les mécanismes à l’origine des blessures

consiste à analyser les dommages corporels qui leur sont associés d’un point de vue clinique. Par

exemple, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) ou les scanners sont des outils à même

de diagnostiquer de façon précise l’endroit de la blessure et constituent donc un moyen pour

estimer la localisation et la direction des contraintes mécaniques ayant abouti aux dommages

corporels observés. Cette approche a notamment été utilisée chez les joueurs de tennis pour

décrire les blessures à l’épaule et au coude (Walch et al., 1992; Godefroy et al., 2010) (Fi-

gure 2.13). Toutefois, même si des descriptions exactes de blessures articulaires peuvent être

obtenues à partir d’analyses arthroscopiques et d’IRM, il est parfois difficile d’obtenir une idée

précise des mécanismes biomécaniques ayant conduit à une blessure donnée. De plus, les images

de type IRM ou arthroscopie ne sont pas toujours révélatrices de la présence ou de l’absence

de douleurs chez des joueurs de tennis (Gerber, 2011). Ce type d’approche s’avère néanmoins

important pour contredire ou confirmer des observations provenant d’autres méthodes, telles

que les interviews d’athlètes, la capture de mouvement ou les enregistrements vidéo de blessures

sportives accidentelles.

Figure 2.13 - Représentation schématique (A) et imagerie par résonance magnétique (B) du

conflit postérieur entre le bord postérieur du bourrelet glénoïdien et le tendon du supra-épineux

souvent observé chez les joueurs de tennis, d’après Walch et al. (1992)

Mesures de forces et de tensions in-vivo : les études qui mesurent in-vivo les forces et/ou lestensions représentent une autre approche à même de fournir des informations relatives aux

contraintes exercées sur les tissus. Les méthodes les plus couramment exploitées pour mesurerdes forces et des tensions in vivo utilisent les jauges de forces (Knudson et Blackwell, 1997), lescapteurs de tensions musculaires appelés "buckle transducers" et les capteurs à fibre optique(Krosshaug et al., 2005). Toutefois, ces techniques invasives ne peuvent pas être appliquées aucours de mouvements sportifs spécifiques. De plus, les études in-vivo employant ces méthodes sefocalisent généralement sur la biomécanique du système musculo-tendineux et sur les processusde réhabilitation plutôt que sur les mécanismes de blessures (Krosshaug et al., 2005).

Blessures au cours d’expérimentations biomécaniques : pour des raisons éthiques évidentes, ilest impossible de mettre en œuvre des situations expérimentales dont le but est d’amener lesathlètes à se blesser. Cependant, dans de très rares cas, des blessures accidentelles se sontproduites au cours d’expérimentations scientifiques (Kristianslund et al., 2011). Même s’il est

22


difficile de tirer des conclusions générales à partir de tels cas individuels, ces études sont à même

de fournir des données extrêmement précieuses quant à l’apparition de mécanismes traumatiques

lors d’un geste sportif.

Études sur des cadavres ou des mannequins : de nombreuses études portant sur des cadavres se

sont intéressées à l’anatomie et aux fonctions des articulations et des ligaments. Une approche

très fréquente consiste à mesurer la cinématique d’une articulation avant et après la section d’un

ou plusieurs ligaments. Il est aussi possible de mimer le mécanisme supposé d’une blessure en

soumettant l’articulation intacte d’un cadavre à une charge provoquant sa rupture pour vérifier

si le mécanisme supposé aboutit bien à la pathologie étudiée. Une approche plus sophistiquée

revient à employer des jauges de forces pour tester la fonction et la résistance des ligaments

sous différentes conditions de contraintes et de charges. Cette méthodologie a notamment été

utilisée pour analyser les forces de compression générées au niveau de la coiffe des rotateurs et

observer les structures endommagées pour différentes configurations anatomiques de l’épaule

(Hughes et al., 2012). Malheureusement, la validité de ces études est souvent limitée par le

fait que les cadavres sont âgés et/ou non représentatifs d’une population sportive. De plus, les

processus de conservation (froid, dégel) réduisent les charges maximales que les tissus peuvent

subir (Clavert et al., 2001). Une autre approche pour investiguer la biomécanique des blessures

sportives consiste à opter pour l’utilisation de "mannequins" ou modèles physiques, semblables

à ceux exploités dans les crash-tests de voitures. De tels mannequins possèdent l’avantage de

pouvoir être instrumentés avec des jauges de contraintes et des accéléromètres. Cette approche

a été utilisée pour des recherches sur les mécanismes de blessures à la tête et pour tester des

équipements de protection tels que les casques (McIntosh et Janda, 2003). Dans la mesure où

les mannequins n’ont pas d’activité musculaire et sont donc passifs, les types de blessures qui

peuvent être analysés s’avèrent évidemment limités.

Modélisations mathématiques et simulations informatiques : les études basées sur la modélisa-

tion mathématique et la simulation informatique occupent une place grandissante parmi les re-

cherches scientifiques dédiées à la biomécanique orthopédique et sportive. A partir des modèles

mathématiques, il est possible, par exemple, d’établir des relations entre des valeurs cinéma-

tiques, des forces de réaction du sol et des contraintes mécaniques traumatisantes (Simonsen

et al., 2000). Dans cette perspective, Riek et al. (1999) ont modélisé de façon informatique

l’action du court extenseur radial des carpes lors d’un revers au tennis pour des joueurs novices

et des joueurs confirmés dans le but de mettre en évidence un éventuel mécanisme de "tennis-

elbow". Plus récemment, un modèle de simulation individuelle a été créé (King et al., 2011),évalué (Kentel et al., 2011) puis exploité (King et al., 2012) pour déterminer l’effet de l’impact

balle - raquette sur les contraintes articulaires au coude lors du revers à une main au tennis. King

et al. (2012) ont ainsi mis en évidence que les impacts de balle décentrés par rapport à l’axe

longitudinal de la raquette pouvaient être des facteurs de risque de blessures au coude lors de la

frappe de revers. L’avantage de ces méthodes de simulation réside dans le fait qu’il est possible

d’investiguer les mécanismes conduisant aux blessures dans un environnement informatique et

donc d’éviter tous risques pour les sportifs. En raison de la complexité de l’anatomie humaine

et du contrôle neuromusculaire, un modèle de simulation informatique sophistiqué dépend né-

cessairement de suppositions et de simplifications permettant de gérer les équations décrivant

la dynamique du mouvement. Ainsi, le plus grand challenge de cette approche est probablement

de vérifier que le schéma de blessure simulée correspond vraiment à ce qui passe dans la réalité.

Analyses vidéo : dans la mesure où la majorité des grandes épreuves sportives nationales et

internationales sont filmées et diffusées à la télévision de nos jours, il existe de nombreuses

23


opportunités de collecter des données liées aux blessures sportives et d’analyser leurs causes

mécaniques (Figure 2.14). Toutefois, même si ces analyses vidéo ont un potentiel indéniable

pour analyser les mécanismes conduisant aux blessures sportives, ces méthodes apparaissent tou-

tefois limitées pour estimer de façon très précise les données cinématiques à partir de séquences

vidéo non calibrées (Krosshaug et al., 2005). Afin de palier au problème de précision, Kros-

shaug et Bahr (2005) ont développé une nouvelle technique de reconstruction du mouvement

humain à partir de séquences vidéo non calibrées ("model based image matching", MBIM tech-

nique). Leurs résultats montrent qu’il est possible d’approcher les valeurs angulaires de flexion

- extension du genou et de la hanche avec une marge d’erreur inférieure à 12˚. Par contre,

les estimations concernant les mouvements d’abduction - d’adduction et de rotation externe -

interne pour ces mêmes articulations étaient moins précises. Afin d’améliorer l’estimation des

valeurs obtenues concernant les vitesses et les accélérations du centre de masse, deux prises de

vue ou plus de la même séquence vidéo sont nécessaires. Cette méthodologie a notamment été

exploitée à partir de séquences vidéo issues de matchs professionnels pour estimer et analyser

des données cinématiques lors de la survenue d’entorse à la cheville chez des joueurs de tennis

(Fong et al., 2012). Si la technique de MBIM constitue une avancée scientifique intéressante

qui mérite d’être utilisée avec précaution, les analyses vidéo comportent d’une façon générale,

encore pour l’instant, divers inconvénients. En effet, les caractéristiques de l’enregistrement vi-

déo (qualité de l’image, résolution de l’athlète, nombre de vues disponibles, angle de la prise

de vue) rendent souvent l’analyse biomécanique difficile et approximative (Krosshaug et al.,2005). De plus, toutes les blessures enregistrées par les équipes médicales ne sont pas identi-

fiables lors des enregistrements vidéo (Andersen et al., 2003). Ainsi, les blessures chroniquesqui nous intéressent directement au travers de cette thèse, telles que les déchirures musculaires

ou encore les tendinopathies, sont impossibles à analyser à partir d’un seul enregistrement vidéo.

Figure 2.14 - Illustration du mécanisme de blessure du ligament croisé antérieur observé à partir

d’une vidéo enregistrée lors d’un match de handball, d’après Olsen et al. (2004)

La capture du mouvement en laboratoire : la force des analyses de mouvement en laboratoire

via la capture de mouvement réside dans le fait qu’elles sont capables d’obtenir une précision

largement supérieure à celle des enregistrements vidéo. En effet, de telles études ont pour but

de quantifier et de préciser finement quelles sont les données dynamiques et cinématiques dis-

criminantes lors d’un mouvement sportif supposé "à risque" ou traumatisant, et par conséquent

leurs liens éventuels avec des blessures potentielles (Elliott et al., 2003; Fleisig et al., 1995,1996, 1999). Toutefois, ce type d’analyse possède des inconvénients qui introduisent des erreurs

d’estimation des contraintes cinématiques et dynamiques, comme nous l’avons précédemment

expliqué. De plus, l’interprétation des résultats est parfois délicate dans le sens où il est diffi-

24


cile de prédire dans quelle mesure les contraintes mécaniques observées exposent l’athlète à un

risque élevé de blessure. Pour faire face à ce problème, une approche intéressante et recomman-

dée (Krosshaug et al., 2005) pour évaluer la relation entre les caractéristiques mécaniques d’un

mouvement particulier et les risques de blessures notamment chroniques consiste à coupler une

analyse en laboratoire avec un enregistrement des blessures subies par les athlètes. Ainsi, Anz

et al. (2010) ont mis en évidence l’existence de corrélations positives entre le moment de varus

au coude, le moment de rotation interne de l’épaule lors de la phase d’armé et les blessures

chroniques au coude subies par des joueurs de baseball professionnels. Par conséquent, leurs

résultats renforcent l’idée que des contraintes articulaires élevées constituent des facteurs de

risque importants dans l’apparition de pathologies articulaires chroniques.

En conclusion, les mécanismes de blessures sportives ne peuvent pas être étudiés via des tech-

niques expérimentales directes mais nécessitent d’être investigués au travers de différentes ap-

proches que nous venons de détailler. Il est clairement établi que pour la plupart des blessures

sportives, plusieurs approches doivent être combinées pour décrire de façon complète les méca-

nismes les ayant générées. Chaque approche apporte ainsi sa pierre à l’édifice (Krosshaug et al.,2005). Dans le cadre de cette thèse, nous avons choisi de combiner l’analyse du mouvement

en laboratoire à un enregistrement des blessures chez les joueurs de tennis via un questionnaire.

En effet, l’un des buts de cette thèse consiste à identifier, au sein du mouvement, des facteurs

de risque potentiels de blessures articulaires chroniques du membre supérieur lors du service au

tennis.

2.2.3 Épidémiologie des blessures causées par la pratique du tennis

Afin de mieux connaître l’incidence et la prévalence des blessures liée à la pratique du tennis,

de nombreuses enquêtes épidémiologiques ont été réalisées. Cependant, la définition même de

la notion de blessure soulève de nombreux problèmes et varie fortement d’une étude à l’autre,

ce qui peut expliquer les différences obtenues. La majorité des études retient comme définition

"toute blessure ayant nécessité un arrêt de plusieurs jours ou l’absence de participation à unecompétition". Récemment, le concept de blessure liée à la pratique du tennis a été défini par un

groupe d’experts internationaux comme : "toute atteinte physique ou psychologique subie par unjoueur et résultant d’un match ou d’un entraînement de tennis, indépendamment de la nécessitéd’une attention médicale ou de l’arrêt de la pratique du tennis" (Pluim et al., 2009). Il est

ainsi de coutume de différencier les blessures aigües ou brutales des blessures chroniques. Ainsi,

selon Pluim et al. (2009), les blessures aigües font référence aux atteintes physiques faisant

suite soit à un événement spécifique et identifiable, soit à une douleur soudaine (fractures,

déchirures musculaires) alors que les blessures chroniques correspondent aux atteintes physiques

se manifestant au cours d’une période de temps définie, par une augmentation graduelle de la

douleur sans cause nettement identifiable (syndrome de surentraînement, tendinopathies). En

médecine du sport, on définit la blessure chronique comme un problème orthopédique douloureux

récurrent ou de longue date affectant le système musculosquelettique et ayant débuté suite à

des microtraumatismes répétés (Renstrom, 1991). Les blessures chroniques sont très spécifiques

de la pratique sportive et du geste réalisé. La gravité de la blessure, qui s’évalue en terme de

jours écoulés entre la date du début de la blessure et la date du retour à 100% à l’entraînement

ou à la compétition, sa localisation et son type sont d’autres facteurs de classification (Table

2.5).

25


Durée de l’arrêt < 1 j 1 à 3 j 4 à 7 j 8 à 28 j 28 j à 6 mois > 6 mois

Gravité insignifiante minimale légère modérée sévère long-terme

Tableau 2.5 - Évaluation de la gravité de la blessure en fonction de la durée de l’arrêt de la

pratique du tennis du joueur concerné, d’après Pluim et al. (2009). j : jours.

Concernant les blessures chroniques, les tendinopathies sont très fréquentes chez les joueursde tennis (Abrams et al., 2012). Le phénomène de "tendinose" fait référence à une dégrada-tion, sans inflammation, de la matrice, des fibres de collagène et/ou des composants vasculairesau niveau du corps du tendon. Chez un tendon affecté par une tendinose, certaines fibres decollagène ne sont plus correctement orientées de façon parallèle ou ne sont plus uniformes enterme de longueur ou de diamètre. Le terme de tendinite est utilisé pour décrire une dégénéra-tion symptomatique du tendon accompagnée d’une réponse inflammatoire (Bartlett et Bussey,2009).

2.2.3.1 Prévalence et incidence

Dans le cadre de recherches épidémiologiques en lien avec les blessures sportives, il est importantde distinguer les concepts de prévalence et d’incidence (Knowles et al., 2006). En épidémiologie,la prévalence renvoie à la proportion d’individus dans une population qui sont blessés à un

moment donné, alors que l’incidence fait référence au nombre de nouvelles blessures au coursd’une période donnée (Rothman et Greenland, 1998). L’incidence des blessures au tennis varieentre 0,05 (Biener et Caluori, 1976) et 2,9 blessures (Reece et al., 1986) par joueur et par an.Cet indicateur a aussi été évalué en terme d’heures de pratique et fluctue entre 0,11 blessures(Weijermans et al., 1998) et 4,89 blessures pour 1000 heures de pratique (Jayanthi et al.,2005). Les données épidémiologiques montrent en général une prépondérance des blessures auniveau des membres inférieurs (Tableau 2.7) (Tableau 2.8). Toutefois, les membres supérieurssont davantage touchés par des blessures chroniques que par des blessures aigües. Ces dernièressont prédominantes au niveau des membres inférieurs (Kuhne et al., 2004; Lanese et al., 1990;Montalvan et al., 2004).

2.2.3.2 Conséquences de ces blessures pour les joueurs

Ces blessures qui concernent tous les joueurs, quel que soit leur niveau de pratique, s’avèrentinvalidantes dans la vie de tous les jours et peuvent affecter la qualité de vie (Young et al.,2006, 2007). Les conséquences psychologiques de ces blessures chez les passionnés de tennisde tous niveaux peuvent être aussi dévastatrices que les lésions physiques elles-mêmes. Des

problèmes de dépression, de baisse de l’estime de soi, d’isolement, de mal-être psychologique

sont régulièrement rapportés chez des joueurs blessés (Sosa, 2013). Elles peuvent aussi causerl’arrêt d’une carrière de haut niveau (Young et al., 2006, 2007) et contribuent à augmenter le

coût social des blessures sportives (Schmikli et al., 2009).

26


2.2.3.3 Coûts économiques

L’ensemble de ces résultats amène à se poser la question du coût des blessures. Les blessures

liées à la pratique sportive constituent 10 à 19 % des blessures traitées aux urgences hospitalières

(Bahr et Holme, 2003). Les coûts associés au traitement médical des blessures sportives ont

récemment été estimés à 170 millions d’euros par an pour les Pays-Bas (Schmikli et al., 2009).Les coûts annuels indirects, liés à des arrêts de travail suite à ces blessures, ont été estimés à 420

millions d’euros. 66 % de ces coûts, soit environ 277 millions d’euros, concernent des arrêts de

travail liés à des blessures survenues dans les 8 disciplines sportives suivantes : football, tennis,

course à pied, ski, hockey, gymnastique, volley-ball et l’équitation (Schmikli et al., 2009). Letennis fait partie du "top 10" des activités physiques et sportives contribuant le plus au nombre

total de blessures sportives aux Pays-Bas (Schmikli et al., 2009) (Tableau 2.6). Par conséquent,Schmikli et al. (2009) considèrent que les joueurs de tennis constituent une population "cible"

qui doit faire l’objet d’une attention particulière de la part des scientifiques et des pouvoirs

publics pour la mise en place de recherches et de programmes de prévention des blessures. Le

coût économique lié à la prise en charge de patients traités aux urgences pour des blessures

induites par la pratique du tennis ont été calculés dans une étude menée aux Pays Bas par le

Letsel Informatie System (Oldenziel et Stam, 2008). Selon cette étude, les coûts moyens s’ont

passé de 690 dollars US par patient et par an pour la période 1997 à 1999 à 1800 dollars US par

patient et par an pour la période écoulée entre 2002 et 2006. Le coût médical total est passé

de 4,1 millions de dollars US (1997-1999) à 6,9 millions de dollars US (2002-2006). Ces chiffres

révèlent la nécessité de conduire des études scientifiques s’intéressant à la problématique des

blessures sportives dans un souci de santé publique et de réduction des frais médicaux associés

(Schmikli et al., 2009; INSERM, 2008).

Sport % de toutes Blessures Incidence pour

annuelle (%) traitées (%) 10 000 heures

Football 28 53 20,3

Tennis 8 54 9,6

Course à pied 8 45 16,0

Hockey 5 42 20,2

Futsal 4 44 55,2

Volleyball 4 52 16,1

Ski, Snowboard 4 59 12,0

Basketball 3 44 32,0

Fitness 3 49 2,2

Gymnastique 3 49 10,5

Total du top 10 69 50 12,7

Tableau 2.6 - Top 10 des sports contribuant le plus au nombre total de blessures (n= 1 507

000), d’après Schmikli et al. (2009). n=nombre de blessures

27


2.2.3.4 Durée d’arrêt

D’après la littérature, la durée moyenne d’arrêt de la pratique du tennis varie entre 5,9 et 48,5

jours par blessure (Biener et Caluori, 1976; Winge et al., 1989; Lanese et al., 1990) et entre 5,7

et 24,2 jours pour 1000 heures de pratique (Lanese et al., 1990). La durée des arrêts de travail

induits par les blessures liées à la pratique du tennis est bien inférieure, dans la mesure où les sujets

sont souvent capables de continuer leur activité professionnelle malgré une blessure. Elle varie

entre 0 et 5 jours par blessure. Entre 16 et 20 % des blessures aboutissent à un arrêt de travail

(Weijermans et al., 1998; Kuhne et al., 2004; Oldenziel et Stam, 2008). D’après Breedveld

(2003), 5 % des joueurs de tennis ayant fréquenté les urgences entre 1997 et 1999 ont été

hospitalisés pour une durée moyenne de 5 jours. Entre 2002 et 2006, ce pourcentage est passé

à 6 % et la durée moyenne d’hospitalisation a atteint 3,5 jours (Oldenziel et Stam, 2008). Une

étude épidémiologique nationale portant sur plus de 7000 consultations de traumatologie sportive

(Menarini, 1994) a rapporté que 83 % des blessures causées par le tennis entraîne un arrêt de

la pratique sportive. Cet arrêt dure entre 8 et 30 jours dans 79 % des cas. L’hospitalisation ne

concerne que 3 % des joueurs de tennis blessés (Menarini, 1994).

2.2.4 Comparaison des données épidémiologiques entre joueurs de

club et professionnels

Différents problèmes légaux et éthiques entravent l’accès aux informations relatives aux blessures

dont souffrent les joueurs de tennis professionnels (Martin, 2004). Toutefois, une étude menée

par l’Association des joueurs de tennis professionnels (ATP, 2003) s’est intéressée à recenser

tous les forfaits et abandons pour causes de blessures sur le circuit professionnel entre 1992 et

2002 (Tableau 2.7). Sur le circuit professionnel, les blessures constituent la première cause de

stress chez les joueurs (Young et al., 2007) et sont responsables de retraites anticipées chez 14

% des joueuses (Young et al., 2006).

2.2.4.1 Incidence

Le tennis est un sport pratiqué par des dizaines de millions de personnes autour du monde

et la majorité d’entre elles sont des amateurs (USTA, 2006). Pourtant, aucune étude ne s’est

intéressée à la comparaison de l’incidence des blessures entre des joueurs de tennis professionnels

et amateurs. Toutefois, les données de la littérature issues de différentes études épidémiologiques

sont à même de nous éclairer sur ce point malgré les soucis d’ordre méthodologique évoqués

précédemment. Ainsi, chez les joueurs professionnels, l’incidence atteint 2,7 blessures pour 1000

heures de pratique (Winge et al., 1989) alors que cet indicateur semble plus élevé chez les joueurs

de club : 3,0 - 3,7 blessures pour 1000 heures de pratique (Veijgen, 2007; Jayanthi et al., 2005).Les joueurs de club pratiquant la compétition de façon régulière (joueurs de seconde série

française, ITN 3-4) apparaissent comme étant les plus fortement sujets aux blessures. En effet,

pour cette population qui nous intéresse directement dans le cadre de cette thèse, Jayanthi et al.(2005) ont rapporté une incidence de 4,89 blessures pour 1000 heures de pratique.

28


Étude Population Incidence Membre sup (%) Membre inf (%) Epaule (%) Coude (%) Poignet (%)

Kamien (1989) 61 H pro. 2,7 bl./1000h 47,5 40 17,5 10,9 10

Reece et al. (1986) 24 H élite 2,5 bl./joueur/an 20 59 9,1 7,4 2,3

Kondric et al. (2011) 39 H élite / / / 14 / 14

Spreen (2001) Joueurs pro. / / / 15,8 / /

Montalvan et al. (2004) Joueurs pro. / 30 45 8 3 4,5

ATP (2003) 1151 pro. / 29 46 11 5,2 12,8

Sell et al. (2012) 704 pro. 55,6 bl./1000 matchs 36,2 47,9 13,2 7,0 11,1

Moyenne / / 32,5 47,6 12,6 6,7 12,6

Tableau 2.7 - Incidence et localisation des blessures rapportées chez des joueurs de tennis professionnels ou élite au cours de différentes études. bl. :

blessures, H : hommes, h : heure, pro : professionnel.

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Étude Population Incidence Membre Membre Épaule Coude Poignet

supérieur inférieur (%) (%) (%)

(%) (%)

Veijgen (2007) 1009 joueurs amateurs 3,0 bl./1000h 36,7 53,3 12 13 6

Jayanthi et al. (2005) 140 H joueurs de club H :3,75 bl./1000h 41 49 15 20 6

Kuhne et al. (2004) 110 joueurs de club 1,5 bl./joueur/an 25 64 11,8 4,4 3,6

Chard (1987) Joueurs de club / 35 45 9 14,5 7

Von Kramer (1979) 100 H joueurs de club / 47,5 31,1 5,7 41 1,5

Menarini (1994) 65 joueurs régionaux / 50 41 22 17 6

Tagliafico et al. (2009) 330 joueurs amateurs / / / / / 13

Moyenne / / 39,2 47,2 12,6 18,3 6,2

Tableau 2.8 - Incidence et localisation des blessures rapportées chez des joueurs de tennis amateurs au cours de différentes études. bl. : blessures,

H : hommes, h : heure.

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2.2.4.2 Blessures de l’épaule

L’épaule constitue une région anatomique complexe où quatre articulations sont présentes : ar-

ticulations scapulo-thoracique, acromio-claviculaire, sterno-claviculaire et glénohumérale. Parmi

elles, c’est l’articulation glénohumérale qui est la plus fréquemment concernée par les blessures

observées chez les joueurs de tennis.

2.2.4.2.1 Incidence

Les blessures de l’épaule représentent un pourcentage relativement élevé chez les joueurs pro-

fessionnels (entre 8 et 17,5 %) (Tableau 2.7). Les blessures de l’épaule constituent la cause

de plainte la plus fréquente enregistrée chez les joueurs professionnels (Winge et al., 1989). Cechiffre élevé est confirmé par le témoignage de Juan Reque (2005), physiothérapeute du circuit

professionnel masculin, qui indique que près d’un quart des joueurs se plaignent de douleurs àl’épaule chaque semaine, et qu’un tiers des joueurs du top 100 ATP renoncent régulièrement à

disputer des tournois à cause de problèmes physiques à l’épaule. De la même façon, Priest et

Nagel (1976) ont rapporté que 56% des 84 joueurs de haut niveau interrogés ont souffert de

symptômes douloureux à l’épaule au cours de leur carrière. Concernant les joueurs amateurs declubs, les blessures de l’épaule s’avèrent relativement fréquentes, elles représentent entre 5,7 et

22 % des traumatismes subis par cette catégorie de joueurs (Tableau 2.8).

2.2.4.2.2 Les grands types de blessures chroniques de l’épaule rencontrés par les

joueurs de tennis

Le terme de "disabled throwing shoulder" (DTS) est un concept général qui décrit les limites

fonctionnelles qui existent notamment chez les joueurs de tennis atteints de symptômes à

l’épaule et qui les empêchent de frapper la balle de façon optimale (Burkhart et al., 2003;

Kibler et Thomas, 2012). Pour un grand nombre de cas, la DTS résulte d’un phénomène en

cascade au sein duquel l’épaule du sportif subit une série d’altérations qui portent atteinte à son

intégrité physique et à sa performance (perte de vitesse de balle, perte de contrôle) (Burkhart

et al., 2003; Kibler et Thomas, 2012).

Les SLAP lésions : Ce sont les blessures les plus fréquemment associées au phénomène de Di-

sabled Throwing Shoulder (DTS) observé chez les lanceurs et les joueurs de tennis (Burkhart

et al., 2000, 2003; Kibler et Thomas, 2012). Elles affectent généralement la partie postéro-

supérieure du bourrelet glénoïdien même s’il arrive qu’elles puissent s’étendre antérieurement.

Deux théories s’affrontent pour expliquer l’origine de ces lésions (Kibler et Thomas, 2012). D’un

côté, l’étroitesse de la capsule articulaire glénohumérale liée au déficit de rotation interne entraî-

nerait un mécanisme "d’épluchage" du complexe labrum - tendon du biceps quand le bras est

en position d’abduction à 90˚et en rotation externe (Burkhart et al., 2003; Braun et al., 2009)(Figure 2.15). De l’autre, les contraintes placées sur le tendon du biceps avec la répétition des

enchaînements rotation interne / rotation externe de l’épaule conduiraient au déchirement du

labrum et à son détachement du bourrelet glénoïdien (Conway, 2002).

Tendinites du biceps : Les blessures du tendon du long biceps sont moins fréquentes que les

SLAP lésions chez les joueurs de tennis (Kibler et Thomas, 2012). Elles conduisent à des dou-

31


Figure 2.15 - SLAP lésion causée par un mécanisme "d’épluchage". Le dessin du haut représente

le tendon du biceps et l’insertion du biceps sur la partie supérieure du labrum en position de repos.

Le dessin du dessous représente le complexe biceps-labrum lorsque le bras est en abduction à

90˚et en rotation externe. La rotation postérieure du tendon du biceps tend à détacher l’insertion

tendineuse du biceps et la partie supérieure du labrum du bourrelet glénoïdien, d’après Braun

et al. (2009).

leurs chroniques sur le devant de l’épaule suite à des contraintes répétées au niveau de cette

zone lors des phases d’accélération et de décélération du bras au cours desquelles le biceps joue

un rôle important (Warner et MacMahon, 1995; Kibler et Thomas, 2012; Mayle et al., 2009).Aucun mécanisme spécifique pour ce type de blessures n’a été rapporté dans la littérature.

Blessures de la coiffe des rotateurs : Ces blessures sont courantes chez les joueurs de tennis.

Elles englobent aussi bien les tendinites que les déchirures partielles et superficielles ou encore

les déchirures complètes et profondes des tendons et des muscles de l’épaule qui résultent d’im-

portantes contraintes et/ou de microtraumatismes répétés (Burkhart et al., 2003; McLeod et

Andrews, 1986). Ces déchirures sont fréquemment observées à la jonction des insertions ten-

dineuses des muscles supra-épineux et infra-épineux (Jobe, 1995) et au niveau du tendon du

muscle sous-scapulaire (Braun et al., 2009). Elles peuvent être causées par un conflit sous-

acromial qui résulte de la compression de la coiffe des rotateurs entre l’arche coraco-acromialeet la tête humérale. La migration de la tête humérale induite par la fatigue ou une technique

de service incorrecte peut exacerber les douleurs (Braun et al., 2009). Enfin, un conflit postéro-

supérieur existe quand la surface inférieure de la coiffe des rotateurs entre en contact avec lapartie postéro-supérieure du labrum quand le bras est en abduction et en rotation externe au

cours de la phase d’armé du service.

Instabilités de l’épaule : Les termes de "micro-instabilité" ou de "laxité pathologique" sont

fréquemment utilisés pour décrire l’acquisition d’une laxité au niveau de la capsule articulaire

de l’épaule qui engendre la translation de la tête humérale lors du mouvement du bras. Ce

phénomène résulte de la répétition de contraintes articulaires de cisaillement élevées au cours

des phases d’armé et d’accélération du bras (Jobe, 1995). S’il est clairement établi qu’un certain

degré de laxité est nécessaire pour atteindre un haut niveau de performance dans les activités de

lancer ou de frappe telles que le baseball et le tennis, les chercheurs s’accordent sur le fait qu’une

laxité excessive est associée à des douleurs, de l’inconfort et au développement de pathologies

de l’épaule (Braun et al., 2009).

32


2.2.4.3 Blessures du coude

2.2.4.3.1 Incidence

Les blessures du coude semblent être moins fréquentes chez les professionnels (3 à 10,9 %)

(Tableau 2.7) que chez les amateurs (4,4 à 40 %) (Tableau 2.8), même s’il convient de restervigilant quant à la comparaison des résultats entre études épidémiologiques (Abrams et al.,

2012). 37 % des 84 joueurs élites de l’étude de Priest et al. (1977) ont affirmé avoir souffertde symptômes majeurs au coude en lien avec la pratique du tennis au cours de leur carrière.La proportion des joueurs amateurs ayant rapporté avoir souffert de douleurs tendineuses aucoude à un moment donné de leur carrière varie entre 31 et 57 % (Carroll, 1981; Kamien, 1988,1989; Priest et al., 1977; Nirschl, 1977) (Tableau 2.9). Entre 45 et 59 % des joueurs amateursont identifié le service comme étant un coup associé à leurs douleurs au coude (Kamien, 1988;Priest et al., 1980a,b), tandis que 25 % des joueurs ont identifié le service comme le coup dutennis le plus traumatisant (Priest et al., 1980a,b). De façon intéressante, Kamien (1989) arapporté une forte prévalence des douleurs médiales au coude (30 %) dans une étude portantsur 260 joueurs de club en Australie. 36 % des joueurs amateurs blessés interrogés par Kamien(1988) ont trouvé la douleur tellement intense qu’ils n’étaient plus capables d’utiliser leur coudepour les tâches de la vie quotidienne. La durée moyenne du "tennis elbow" chez ces joueursétait de 38 semaines avec un arrêt moyen de la pratique du tennis d’environ 22 semaines. Chezles joueurs présentant un tennis elbow au niveau de l’épicondyle médiale, le service et le coupdroit constituent les frappes les plus douloureuses (Kamien, 1988).

2.2.4.3.2 Les grands types de blessures chroniques du coude rencontrés par les

joueurs de tennis

Tennis elbow latéral ou épicondylite latérale : Selon Mayle et al. (2009), 50 % des joueurs detennis amateurs éprouvent des douleurs du tendon du court extenseur radial du carpe au niveaude l’épicondyle latéral. Les contractions excentriques importantes et répétées du court exten-seur radial du carpe seraient responsables de ces douleurs chroniques (Riek et al., 1999). Cesdouleurs seraient provoquées par une extension trop prononcée du poignet juste avant l’impactavec la balle (Eygendaal et al., 2007).

Tennis elbow medial ou épicondylite médiale : L’épicondylite médiale est plus commune quele tennis elbow latéral chez les joueurs de tennis professionnels ou experts suite à des flexionsrépétées du poignet lors du mouvement de service (Mayle et al., 2009). Elle est causée par desdouleurs à la base des tendons des muscles fléchisseurs du poignet et pronateurs de l’avant -bras au niveau de l’épicondyle médiale.

Pathologies du ligament collatéral-médial : Ces pathologies se caractérisent par des douleurslocalisées sur le bord médial du coude, notamment lors des phases d’armé et d’accélération duservice. En effet, la bande antérieure du ligament collatéral médial est le principal stabilisateurface aux contraintes subies par le coude au cours du geste de lancer ou de service (Cain et al.,2003). Ces dernières peuvent excéder les limites mécaniques du ligament et produire sa dégra-dation et sa rupture (Fleisig et al., 1995).

Atteintes du nerf ulnaire : Le nerf ulnaire traverse le bras pour entrer dans l’arcade du fléchisseurulnaire du carpe puis descend dans la loge antérieure du bras jusqu’au poignet. La compression

33


du nerf ulnaire peut avoir lieu à différents endroits tout au long de ce trajet. Les atteintes

chez les joueurs de tennis peuvent être induites par des contraintes de valgus, de compression,

par une hypertrophie des muscles fléchisseurs ou encore des frictions diverses (Cain et al., 2003).

Ostéochondrite dissécante du capitulum : Elle concerne des douleurs au niveau de la face pos-

térieure du capitulum. Les forces de compression élevées qui s’appliquent au cours du service

sont reconnues pour causer des perturbations de vascularisation de l’ossification au niveau du

capitulum huméral ou de la tête radiale (Cain et al., 2003; Eygendaal et al., 2007).

Syndrome de valgus extension et conflit postérieur olécrano-huméral : La combinaison répétée

des actions d’extension et de valgus du coude lors du service peut entraîner ce que Wilson

et al. (1983) ont nommé le "valgus extension syndrome". Ce syndrome peut conduire à des

excroissances exubérantes de tissus osseux (ostéophyte) au niveau des aspects postérieur et

postéromédial de l’olécrane, causer des fissures cartilagineuses (chondromalacies) et une per-

turbation de la formation osseuse (Atwater, 1979; Fleisig et al., 1995). Le conflit postérieur du

coude est lié à ce syndrome qui entraîne la butée de l’olécrane et des tissus mous dans la fosse

postérieure du coude. Il provoque des douleurs en extension au niveau de la partie postérieure

du coude lors du service au tennis (Eygendaal et al., 2007) (Figure 2.16).

Figure 2.16 - Phénomène de valgus - extension conduisant à un conflit postérieur olécrano-

huméral, d’après Eygendaal et Safran (2006).

34


Étude Protocole Collection Population Définition Incidence au Gravité

des données "blessure du coude" cours de

la carrière

Kamien (1988) R Q et I 260 joueurs de club Avez vous déjà eu des 57% 36% ne pouvaient plus

(187 H, 73 F) douleurs au niveau du utiliser leur bras dans

coude ayant entraîné la vie de tous les jours

de l’inconfort ou 59% ont dû arrêter la

l’arrêt de la pratique pratique du tennis

du tennis ?

Kitai et al. (1986) Q Q et ED 150 membres de 4 Toutes les douleurs au 51% /

clubs de tennis niveau du coude

Carroll (1981) R Q et I 74 joueurs de club Pas de définition 35% 1 joueur a été opéré

Priest et al. (1980a) R Q 2633 joueurs de club Douleurs au niveau au 31% 130 joueurs ont reçu

(1343 H et 1290 F) coude des injections de

cortisone

Gruchow et Pelletier (1979) R Q 532 membres d’un club Pas de définition 39,7% 3 joueurs ont été opérés

(278 H et 524 F)

Tableau 2.9 - Comparaison des blessures du coude chez les joueurs de tennis de club. Incidence au cours de la carrière = pourcentage des joueursqui souffrent ou qui ont souffert dans le passé de douleurs au coude ; ED = enregistrement direct ; F = femmes ; H = hommes ; I = interviews, Q =

questionnaires, R = étude rétrospective.

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2.2.4.4 Blessures du poignet

Selon Kibler et Chandler (1994), les blessures chroniques du poignet constituent des problèmes

relativement peu fréquents chez les joueurs de tennis, par comparaison aux douleurs de l’épauleet du coude (Tableau 2.8) (Figure 2.17). Tagliafico et al. (2009) ont rapporté que 13 % des

joueurs non professionnels souffraient de douleurs à cette articulation qui les éloignaient de lacompétition pendant 69 jours en moyenne.

2.2.4.4.1 Les grands types de blessures chroniques du poignet rencontrés par les

joueurs de tennis

Figure 2.17 - Localisations principales des blessures du poignet rencontrées chez les joueurs detennis. 1 : ténosynovite de De Quervain, 2 : syndrome d’intersection, 3 : ténosynovite FCR, 4 :lésions du complexe fibro-cartilagineux triangulaire, 5 : lésions du tendon extenseur ulnaire ducarpe, d’après Tagliafico et al. (2009)

Lésions traumatiques du complexe fibro-cartilagineux triangulaire : Le complexe fibro-cartilagineuxtriangulaire est une structure ligamentaire et cartilagineuse importante dans la stabilisation de

l’articulation radio-ulnaire distale. Les douleurs de ce complexe apparaissent généralement surle côté ulnaire du poignet suite à des contraintes répétées de torsion du poignet (mouvementsextrêmes de pronation et supination) (Rettig, 1998). Il a été rapporté que la répétition de forcesproximales pouvait induire des lésions dégénératives de ce complexe, notamment au niveau dela portion centrale du cartilage (Dell, 1992).

Ténosynovite de De Quervain : La ténosynovite de De Quervain constitue une des tendinopa-thies les plus courantes chez les joueurs de tennis (Rettig, 1998). C’est une inflammation de lagaine synoviale et des tendons du long abducteur et du court extenseur du pouce qui frottentcontre le processus styloïde du radius suite aux forces de cisaillement et à la déviation ulnaireexcessive et répétée de la main au cours de la pratique du tennis (Parmelee-Peters et Eathorne,2005; Rettig, 1994, 1998).

Lésions traumatiques et tendineuses du poignet : Lors du passage du poignet de l’extension -supination à la pronation - flexion notamment lors de la réalisation d’un service lifté au tennis,la gaine fibreuse du tendon de l’extenseur ulnaire du carpe peut se déchirer, entraîner son insta-

36


bilité, et parfois se luxer en avant du processus styloïde de l’ulna (Parmelee-Peters et Eathorne,

2005). Les tendinopathies du fléchisseur ulnaire du carpe et du fléchisseur radial du carpe sont

aussi observées chez les joueurs de tennis (Parmelee-Peters et Eathorne, 2005).

Syndrome d’intersection : Le syndrome d’intersection concerne une inflammation douloureuse

suite à des frictions localisées au point de croisement de plusieurs muscles et tendons (long

abducteur et court extenseur du pouce, long et court extenseur radial du carpe). Il fait suite à des

actions d’extension et de flexion répétées du poignet, comme c’est le cas lors des mouvements

de service (Parmelee-Peters et Eathorne, 2005).

2.3 Facteurs de performance, facteurs de risque et bles-

sures

Les facteurs de risque sont des éléments qui augmentent les chances du sportif de se blesser

(Bartlett et Bussey, 2009). Ils sont généralement divisés en deux grandes catégories : d’une part,

les facteurs intrinsèques liés à l’athlète lui-même, et, d’autre part, les facteurs extrinsèques enrapport avec l’environnement du sportif (Van Mechelen et al., 1992; Meeuwisse, 1994; Kannus,1997; Bahr et Holme, 2003; Bartlett et Bussey, 2009). D’après le modèle explicatif de Meeu-wisse (1994), les facteurs intrinsèques augmentent le risque de traumatismes en prédisposantle sportif à certains types de blessures. Les facteurs extrinsèques rendent l’athlète encore plusvulnérable aux blessures. Il est, toutefois, important de mentionner que la simple présence de ces

différents facteurs de risque n’est pas toujours suffisante pour effectivement conduire le sportif

à se blesser. La blessure n’arrive, en effet, que sous l’effet d’un "événement déclencheur". Dansle cas de blessures chroniques, l’événement déclencheur ne comprend pas seulement le mou-

vement, l’entraînement ou le match au cours duquel la douleur apparaît de façon nette mais

aussi le nombre de répétitions gestuelles, le programme d’entraînement et de compétition que

l’athlète a suivi au cours des semaines et des mois précédant la blessure (Bahr et Holme, 2003).

Dans la littérature scientifique, il est coutume de séparer les facteurs de risque qui peuvent être

modifiés ou corrigés et ceux qui ne sont pas "modifiables" (Bahr et Holme, 2003). Bien que

les facteurs de risque tels que l’âge ou le sexe du sujet ne doivent pas être négligés, il apparaît

plus pertinent de s’intéresser aux facteurs de risque potentiellement modifiables à travers l’en-

traînement physique et/ou l’amélioration du mouvement sportif (Bahr et Holme, 2003). C’est

pourquoi nous avons fait le choix de mettre l’analyse de la technique de service et des contraintes

articulaires qu’elle entraîne au cœur de ce travail de thèse. En se basant sur le modèle explicatifde Meeuwisse (1994) et sur les classifications proposées par Kannus (1997) et Bartlett et Bus-sey (2009), on peut considérer que les blessures articulaires chroniques du membre supérieur

chez les joueurs de tennis résultent de l’interaction complexe de facteurs de risque intrinsèqueset extrinsèques détaillés ci-dessous (Figure 2.18). Si certains facteurs de performance et de

risque sont clairement identifiés, la plupart reste à l’état de suppositions ou d’hypothèses dansla littérature (Figure 2.19).

37


Figure 2.18 - Modèle explicatif des causes multifactorielles de blessures sportives, adapté deMeeuwisse (1994)

Figure 2.19 - Modélisation du mécanisme d’apparition de la blessure chronique au tennis

2.3.1 Facteurs intrinsèques

Les facteurs intrinsèques correspondent aux facteurs qui affectent les tissus et les structures

corporelles à l’intérieur de l’athlète (Bartlett et Bussey, 2009). Ils incluent généralement l’âge,

le sexe, l’existence ou non de blessures dans le passé ("capital santé"), l’anatomie, la technique

de mouvement, l’expérience, la composition corporelle ou encore le contrôle moteur (Bartlettet Bussey, 2009; Bahr et Holme, 2003; Meeuwisse, 1994; Meeuwisse et al., 2007).

2.3.1.1 Âge

D’une façon générale, les jeunes et les athlètes vétérans sont généralement considérés comme

des populations à risque en ce qui concerne les blessures sportives (Bartlett et Bussey, 2009).

L’effet de l’âge sur le risque de blessures au cours de la pratique du tennis est controversé.

D’une part, il a été investigué aux Pays-Bas par le biais d’un enregistrement continu des bles-

38


sures traitées au service des urgences de 15 hôpitaux et centres médicaux (Letsel, 1999-2003).

D’après cette étude, le risque de blessure augmenterait avec l’âge, passant de 0,01 blessures

par joueur et par an pour les jeunes joueurs (6 - 12 ans) à 0,5 blessures par joueur et par an

pour les joueurs de plus de 75 ans. D’autre part, il a été récemment mis en évidence que le

nombre de blessures était indépendant de l’âge des joueurs (Jayanthi et al., 2005; Veijgen, 2007).

2.3.1.2 Sexe

Chez les compétiteurs amateurs, aucune différence significative n’a été obtenue entre les taux

de blessures enregistrés chez des hommes et des femmes pratiquant le tennis (Lanese et al.,

1990; Sallis et al., 2001). Par contre, il a été démontré que les hommes présentaient un taux de

blessure significativement supérieur (2,7 blessures pour 1000 heures de pratique) aux femmes

(1,1 blessures pour 1000 heures de pratique) (p<0.05) au sein d’une population de joueurs

professionnels (Winge et al., 1989).

2.3.1.3 Déséquilibre musculaire

Au niveau de l’articulation glénohumérale, les muscles rotateurs internes (sous-scapulaire, grand

pectoral, grand dorsal, grand rond) insérés sur les parties antérieure et médiale de l’humérus

sont ceux qui contribuent majoritairement à la création de la vitesse de la raquette au service

(Escamilla et Andrews, 2009). A l’inverse, les muscles attachés à la scapula ou au niveau de

la partie postérieure de l’humérus (et notamment le sous-épineux et le petit rond) sont impli-

qués dans la décélération de la raquette au service (Escamilla et Andrews, 2009). De ce fait,

les rotateurs internes et externes remplissent des rôles différents qui induisent des adaptations

musculaires particulières (Codine et al., 1997). Par conséquent, différents auteurs se sont pen-

chés sur les adaptations musculaires induites par la pratique du tennis en tant que facteurs de

risque potentiels de blessures au tennis (Chandler et al., 1992; Codine et al., 1997; Koziris et al.,

1991; Kibler et Safran, 2012). Il a été mis en évidence que des joueurs de tennis présentaient

des muscles rotateurs internes de l’épaule plus forts que les rotateurs externes (Ellenbecker,

1991, 1992; Chandler et al., 1992; Codine et al., 1997; Koziris et al., 1991). Plus précisément,

les résultats obtenus à partir de tests iso-cinétiques à 60˚par seconde sur le bras dominant (en

position d’abduction de l’épaule à 90˚et de supination) chez des joueurs de tennis ont révélé

que la valeur maximale de force concentrique de rotation externe de l’épaule n’atteignait qu’en-

viron 60 % de celle mesurée pour la rotation interne (Chandler et al., 1992). Le déséquilibre

musculaire induit par la pratique intensive du tennis ou des activités de lancer est perçu comme

un problème pouvant déstabiliser l’articulation glénohumérale notamment lors de la phase de dé-

célération du bras après l’impact (Ellenbecker et al., 2003). L’incapacité des rotateurs externes

à négocier, après l’impact, les forces élevées et répétées générées par les rotateurs internes

expose les joueurs de tennis à des risques importants de blessure. En effet, il est admis qu’une

augmentation de la force des rotateurs internes sans hausse concomitante de celle des rotateurs

externes peut s’avérer pathologique (Chandler et al., 1992). Par conséquent, il est recommandé

que la force concentrique des rotateurs externes atteigne entre 66 et 80 % de celle des rotateurs

internes pour conserver un certain équilibre musculaire (Ellenbecker et Roetert, 2003; Kibler et

Thomas, 2012).

39


2.3.1.4 Les dyskinésies de la scapula

La scapula est amenée à bouger au cours du mouvement de service pour stabiliser l’articula-

tion de l’épaule : rétraction progressive, rotation vers le haut, inclinaison postérieure, rotation

interne/externe. Les dyskinésies concernent les anomalies de position ou de fonctionnement

statique de la scapula au cours du mouvement. Elles impliquent généralement un manque de

rétraction et d’inclinaison postérieure amenant la scapula dans une position de protraction, de

rotation externe excessive et d’inclinaison antérieure. Ces déséquilibres fonctionnels entraînent

des conflits au niveau de la coiffe des rotateurs et augmentent les contraintes sur la capsule

antérieure de l’épaule (Kibler et Thomas, 2012). Elles sont associées avec 67 à 100 % des

blessures de l’épaule (Warner et al., 1992) et sont susceptibles d’augmenter les contraintes

articulaires au niveau du coude au cours du service (Kibler et Sciascia, 2004). En effet, Hjelm

et al. (2012) ont identifié que les joueurs de tennis avec une position anormale et décollée de la

scapula présentaient des risques importants de blessures au niveau du membre supérieur (épaule,

coude et poignet).

2.3.1.5 L’expérience et le niveau d’expertise

Veijgen (2007) et Hjelm et al. (2012) ont rapporté que l’expérience était un facteur de protec-

tion face aux blessures tennistiques, notamment celles qui affectent le membre supérieur. En

effet, dans une étude portant sur une population de jeunes joueurs âgés de 12 à 18 ans, il a été

mis en évidence que plus le nombre d’années à pratiquer le tennis était faible, plus le risque de

blessure du membre supérieur était élevé (Hjelm et al., 2012). L’expérience et le niveau d’ex-

pertise permettraient non seulement au joueur de mieux se connaître et donc d’aménager de

façon judicieuse leur quantité de pratique mais aussi de maîtriser des techniques de mouvement

a priori moins traumatisantes. Nous nous intéresserons plus précisément à cette questiondans l’étude 2 en comparant des joueurs professionnels et des joueurs classés en secondesérie française.

2.3.1.6 Contraintes mécaniques excessives aux articulations

Les contraintes mécaniques font référence aux forces et aux moments de forces appliqués au

niveau des structures articulaires. Il existe 3 grands types de contraintes mécaniques unidirec-

tionnelles qui tendent à déformer les structures du corps humain. Les contraintes de compression

provoquent le raccourcissement et l’écrasement des structures articulaires. Les contraintes de

distraction entraînent l’allongement, l’étirement et le rétrécissement des structures articulaires.

Enfin, les contraintes de cisaillement causent la déformation angulaire des structures articulaires

(Figure 2.20). La théorie des contraintes mécaniques est actuellement la théorie la plus admise

dans la littérature scientifique pour expliquer les mécanismes qui conduisent aux blessures chro-

niques, notamment tendineuses et articulaires (Archambault et al., 1995; Khan et al., 1999).

Selon cette théorie, une mise en charge importante et répétée des structures tendineuses et

ligamentaires peut entraîner des modifications pathologiques au niveau de leur matrice extracel-

lulaire ou de leurs composants cellulaires.

Alors que les ligaments connectent les os entre eux, les tendons connectent les muscles aux

os. Les enthèses, qui correspondent aux points d’insertion des tendons et des ligaments aux

40


Figure 2.20 - Les trois grands types de contraintes articulaires : distraction, compression, ci-

saillement (de gauche à droite), d’après Bartlett et Bussey (2009)

structures osseuses au niveau des différentes articulations du corps (sites d’insertion, jonctions

ostéo-tendineuses, jonctions ostéo-ligamentaires), sont particulièrement vulnérables aux bles-

sures chroniques car elles sont soumises à des contraintes mécaniques importantes lors de la

pratique physique et sportive (Benjamin et al., 2006). Ces enthèses constituent des zones de

transition qui permettent la transmission et la dissipation de l’énergie mécanique (Benjamin

et al., 2006). Quand les contraintes excèdent les limites mécaniques des structures tendineuses

et/ou ligamentaires, et ce de façon répétée, des lésions progressives peuvent conduire à des

ruptures structurelles. Les fibres de collagène commencent à glisser les unes entre les autres,

causant leur rupture et leur dénaturation. Ce phénomène entraîne douleurs et œdème inflam-

matoire (Fredberg et Stengaard-Pedersen, 2008). Ainsi, parmi tous les facteurs de risque régu-

lièrement avancés pour les activités sportives de lancer et de frappe (baseball, tennis, handball),

les contraintes articulaires excessives (forces et moments de forces) sont généralement consi-

dérées comme un facteur de risque crucial causant des microtraumatismes répétés à l’origine

des blessures chroniques (Kibler, 1995; Kannus, 1997; Lintner et al., 2008; Anderson et Alford,

2010). En effet, dans la littérature, il apparaît logique de considérer que les joueurs qui subissent

des contraintes articulaires particulièrement élevées sont ceux qui risquent le plus de se blesser

(Reid et al., 2007). Cette théorie de longue date associant contraintes articulaires excessives et

incidence des blessures chroniques a été récemment confirmée pour le lancer au baseball (Anz

et al., 2010). Ainsi, au sein d’une population de joueurs de baseball professionnels, il a été mis

en évidence que l’augmentation des contraintes articulaires à l’épaule et au coude à l’instant de

rotation maximale externe de l’épaule était associée à l’augmentation des blessures du coude

(Anz et al., 2010). Concernant le tennis, le service est reconnu comme un mouvement sportif

traumatisant, dans la mesure où il a été démontré qu’il provoque des contraintes articulaires

élevées au niveau du coude et de l’épaule chez des joueurs experts (Elliott et al., 2003; Reid

et al., 2007; Noffal et Elliott, 1998; Legnani et Marshall, 1993). En effet, des valeurs maximales

de moments de rotation interne de l’épaule et de varus du coude allant respectivement de 50 à

94 Nm et de 74 à 106 Nm ont été rapportées au cours du service (Tableau 2.10).

Or, tout moment supérieur à 50 N.m au niveau d’une articulation du membre supérieur est

considéré comme un facteur significatif de "surcharge" potentiellement dangereux pour l’inté-

grité physique du joueur (Dillman et al., 1995). Ces valeurs maximales apparaissent généralement

au cours de la phase d’armé, qui apparaît donc comme une phase "critique" du service, au re-

gard des traumatismes articulaires encourus par les joueurs (Figure 2.21). De plus, des valeurs

élevées de forces articulaires, notamment au niveau de l’épaule, représentant entre 3 et 7 fois

le poids du corps d’un joueur de tennis de 81 kg, ont été calculées (Elliott et al., 2003). Il est

intéressant de remarquer que le niveau des contraintes articulaires calculées au cours du service

au tennis est proche de celui obtenu chez des joueurs de baseball lors du lancer (Fleisig et al.,

41


Figure 2.21 - L’armé est une phase "critique" aussi bien pour le service au tennis, d’après Kovacs

et Ellenbecker (2011) que pour le lancer au baseball, d’après Fleisig et al. (1995)

1995, 1999) (Tableau 2.10). Selon Lintner et al. (2008), ces contraintes articulaires (forces et

moments) inhérentes à la réalisation du service au tennis ont le potentiel de créer des blessures

chroniques chez les joueurs. Néanmoins, les contraintes articulaires et leurs implications poten-

tielles dans diverses blessures chroniques observées chez les joueurs de tennis, n’ont pas encore

été investiguées pour différents niveaux d’expertise. Toutes les études passées sur ce sujet se

sont, en effet, uniquement intéressées aux joueurs professionnels (Elliott et al., 2003; Reid et al.,

2008). L’indicateur d’"efficience" (ratio entre contraintes articulaires et vitesse de balle) a été

exploité pour évaluer les relations entre la technique de lancer, les contraintes articulaires et la

vitesse de balle chez de jeunes joueurs de baseball (Davis et al., 2009). Les résultats ont mis

en évidence que les joueurs de baseball avec un geste de lancer techniquement correct présen-

taient des contraintes articulaires inférieures à l’épaule et au coude et une "efficience" de lancer

supérieure aux joueurs faisant des erreurs techniques. La capacité à diminuer la "quantité" de

contraintes par km·h−1de vitesse de balle générée pourrait diminuer les microtraumatismes

cumulés, répétés, subis par les articulations du membre supérieur tout au long de la carrière du

sportif (Davis et al., 2009). Par conséquent, l’étude 2 fera l’objet d’une comparaison du

niveau d’expertise (professionnels vs. amateurs) sur le niveau d’efficience, de contraintesarticulaires subies et les risques potentiels d’apparition de blessures chroniques du membresupérieur.

42


Étude* Population Moment de Moment Moment de Moment de Force Force

rotation interne d’adduction varus du coude flexion du antérieure à proximale à

de l’épaule horizontale de (N/m) coude (N/m) l’épaule (N) l’épaule (N)

(N/m) l’épaule (N/m)

Elliott (2003) 8 joueurs de tennis 71 ± 15 108 ± 25 78 ± 12 37 ± 23 292 ± 120 608 ± 110

professionnels

Reid (2007)** 12 joueurs de tennis 23 ± 8 / / / 167 ± 47 229 ± 52

de haut niveau

Noffal (1998) 1 joueur de tennis 94 82 106 / 445 352

élite

Legnani (1993) 1 joueur de tennis 90 110 75 35 / /

professionnel

Fleisig (1999) 60 joueurs de baseball 68 ± 15 109 ± 85 64 ± 15 58 ± 13 390 ± 90 1070 ± 90

professionnels

Fleisig (1995) 26 joueurs de baseball 67 ± 11 100 ± 20 64 ± 12 61 ± 11 380 ± 90 660 ± 110

élites

Tableau 2.10 - Valeurs maximales de moments et de forces articulaires rapportées au cours du service au tennis dans différentes études. ** : Les

valeurs présentées dans cette étude ne sont pas maximales. * : Seul le premier auteur de chaque étude est mentionné. N : newtons, m : mètre.

43

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, Caro

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013

2.3.1.7 Technique de mouvement et facteurs pathomécaniques

De par sa nature balistique, les vitesses et les positions qu’il entraîne, le service au tennis est

un mouvement potentiellement traumatisant. Au cours de la phase de préparation, l’activité

du joueur peut se résumer en un travail musculaire contrôlé au cours duquel la plupart des

articulations présentent des mouvements d’amplitude que l’on peut qualifier de "normale ou

physiologique", car non-extrême. Par conséquent, le risque de blessure y est très faible (Lee,

1995). Par contre, à la fin de la phase d’armé, la capsule antérieure et les ligaments de l’ar-

ticulation glénohumérale ainsi que ceux de l’articulation du coude sont soumis à un étirement

proche de leurs limites physiologiques. En effet, l’articulation de l’épaule est en abduction autour

de 90 - 100˚, en position de rotation maximale externe autour de 172˚et en légère adduction

horizontale (7˚) (Fleisig et al., 2003). Normalement, dans cette position statique, l’articula-

tion de l’épaule est verrouillée ("closed packed position") et devrait être au maximum de sa

stabilité puisque c’est dans cette configuration que les surfaces articulaires et osseuses sont les

plus congruentes. Toutefois, la nature dynamique du service au tennis compromet cette stabi-

lité articulaire à la fin de la phase d’armé et augmente considérablement les risques de blessure

(Lee, 1995). La phase d’accélération consiste à libérer l’énergie mécanique vers la raquette en

accélérant notamment les rotations des segments et des articulations du haut du corps, ce qui

peut s’avérer très traumatisant (Lee, 1995). Les phases de décélération et d’accompagnement

constituent aussi des phases "à risque" dans la mesure où elles permettent l’absorption de l’éner-gie mécanique mais aussi le freinage des segments et des articulations dans un laps de tempstrès court (Lee, 1995). Si le service apparait par nature comme un mouvement potentiellementtraumatisant, la technique de mouvement employée par le joueur peut augmenter ou réduire lerisque de blessures qui lui est associé. En effet, l’utilisation d’une mauvaise technique sportive aété avancée comme étant un facteur de risque potentiel pour les blessures chroniques (Fredberget Stengaard-Pedersen, 2008). Par conséquent, le service au tennis n’échappe pas à cette idée(Elliott et al., 2003; Ilfeld, 1992; Kibler et Thomas, 2012; Lintner et al., 2008). En effet, il appa-raît logique de penser que toute mauvaise coordination peut entraîner une sollicitation excessive

d’une ou de plusieurs articulations, avec des risques pathologiques sous-jacents (Bartlett et Bus-

sey, 2009). Cette hypothèse est confirmée par le ressenti de 49 % des joueurs de tennis blessés

au coude pour lesquels une "mauvaise technique" constitue la cause principale de leur blessure

(Kamien, 1988). Une vingtaine de joueurs participant à cette étude ont affirmé avoir consulté

des entraîneurs pour améliorer leur technique dans l’espoir de supprimer leurs douleurs et tous

ont rapporté que cette démarche les a aidés à éliminer leurs problèmes articulaires (Kamien,

1988). Différentes études se sont penchées sur l’influence de la technique de revers au tennis

sur la pathologie du "tennis elbow" (Blackwell et Cole, 1994; Knudson et Blackwell, 1997; Riek

et al., 1999). Le "tennis elbow" a aussi fait l’objet d’une étude en lien avec la technique de

service des joueurs (Ilfeld, 1992). Ainsi, chez les 7 joueurs de tennis amateurs de cette étude

qui souffraient de "tennis elbow", les douleurs étaient attribuées principalement à une erreur

technique : la pronation excessive de l’avant-bras. Afin de soulager ces douleurs, un traitement

médical couplé à une modification de la technique gestuelle a été mis en œuvre. Ce protocole

a abouti à un résultat positif (diminution ou arrêt des douleurs) chez 82 à 90 % des patients

traités (Ilfeld, 1992). Elliott et al. (2003) se sont intéressés à l’influence de variables techniques

du service (amplitude de la flexion des genoux, type de préparation) sur les contraintes articu-

laires générées au niveau du membre supérieur. Ils ont ainsi mis en évidence qu’une faible flexion

des genoux (inférieure à 10˚) au cours de la phase d’armé du service augmentait significative-

ment le moment de rotation interne de l’épaule (+ 15%) et le moment de varus du coude (+

18%), par rapport à une flexion des genoux supérieure à 10˚. Aucune différence significative

de vitesse de balle n’a été obtenue entre les 2 groupes de joueurs (flexion inférieure à 10˚vs.

flexion supérieure à 10˚). Concernant le type de préparation, les résultats de l’étude d’Elliott

44


et al. (2003) n’ont montré aucune différence significative de vitesse de balle et de moments

maximaux de rotation interne de l’épaule et de varus du coude entre les joueurs qui utilisent

une préparation abrégée et ceux qui servent avec une préparation complète (Figure 2.22). Par

contre, les valeurs maximales de force antérieure à l’épaule étaient significativement supérieures

dans le cas de la préparation abrégée (+ 34%). Les résultats de cette étude montrent qu’une

faible flexion de jambes lors de la phase d’armé ainsi qu’une préparation abrégée constituent des

facteurs de risque. Toute variable cinématique ou temporelle qui augmente significativement les

valeurs de contraintes articulaires sans augmenter la vitesse de balle est qualifiée de "patho-

mécanique" dans la littérature (Fortenbaugh et al., 2009). En effet, des erreurs techniques et

temporelles, même mineures, répétées de façon importante tout au long d’un entraînement, d’un

match, d’une saison, ou d’une carrière sportive, pourraient affecter la performance, augmenter

les contraintes articulaires et provoquer des pathologies articulaires chroniques (Kannus, 1997;

Kibler et Thomas, 2012). A l’inverse, il a été suggéré qu’une technique gestuelle "temporelle-

ment" juste permettrait aux sportifs d’atteindre une vitesse de balle maximale avec un risque de

blessure limité (Fleisig et al., 1996). A titre d’exemple, on considère au baseball que le lancer le

plus efficace et le moins traumatisant est autant lié au timing correct de la séquence des mouve-

ments segmentaires impliqués qu’à la qualité des mouvements eux-mêmes (Davis et al., 2009).

Il est important de noter que l’étude d’Elliott et al. (2003) est la seule à s’être penchée sur

l’effet de certaines "variables techniques" sur les contraintes articulaires du membre supérieur et

sur la vitesse de balle lors du service au tennis. Ainsi, de nombreuses incertitudes demeurent ac-

tuellement dans la littérature scientifique ; l’ensemble des variables cinématiques et temporelles

"pathomécaniques" ne sont pas clairement identifiées pour le mouvement du service au tennis,

alors qu’elles le sont de façon beaucoup plus précise pour d’autres mouvements sportifs tels que

le lancer au baseball (Fortenbaugh et al., 2009; Whiteley, 2007). Or, il se trouve que toute étude

capable de déterminer précisément les variables cinématiques et temporelles "à risque" revêt un

intérêt tout particulier pour les entraîneurs car elle leur permettrait d’enseigner des corrections

techniques pour le mouvement de service susceptibles de protéger l’intégrité physique de leurs

joueurs. Par conséquent, l’identification de facteurs temporels pathomécaniques lors du

service sera au cœur de l’étude 3 de cette thèse.

Figure 2.22 - Exemples de préparation abrégée lors du service d’Andy Roddick (à gauche) et depréparation complète chez Roger Federer (à droite).

2.3.1.8 Transfert d’énergie

Comme nous l’avons précédemment évoqué, le service au tennis est très souvent assimilé àune chaîne cinématique qui commence par l’action des membres inférieurs et se poursuit par

celles du tronc et des membres supérieurs. La coordination optimale des différents segments de

la chaîne cinématique conduirait à la création et au transfert optimal d’énergie des segments

proximaux vers les segments distaux (Kibler, 1995; Lintner et al., 2008; Van der Hoeven et

45


Kibler, 2006). Dans une perspective de performance sportive, Elliott (2006) et Lintner et al.

(2008) ont suggéré qu’un transfert efficace d’énergie mécanique entre les segments du corpspermettrait au serveur d’atteindre une vitesse de balle élevée. Dans une perspective médicale,l’énergie mécanique peut être à l’origine du développement des blessures sportives (Bartlettet Bussey, 2009; Whiting et Zernicke, 2008). La quantité et la qualité du transfert d’énergiesont toutes deux considérées comme des facteurs de risque de blessures (Bahr et Krosshaug,2005; McIntosh, 2005; Lintner et al., 2008). Concernant la quantité du transfert d’énergie,on considère généralement que les blessures peuvent survenir quand l’énergie mécanique esttransférée ou absorbée par les articulations dans des quantités ou à des débits qui excèdent lesseuils de rupture des structures et des tissus anatomiques (Meeuwisse et al., 2007; McIntosh,2005; on Trauma Research, 1985).

Figure 2.23 - A : chaîne cinématique optimale qui débute avec l’action des jambes et se poursuitavec celles du tronc et du membre supérieur. Quand la chaîne est déficiente (B), une partie del’énergie produite au niveau proximal est dissipée et n’est pas transférée aux segments les plusdistaux, d’après Kibler et Sciascia (2004)

Concernant la qualité du transfert d’énergie, de nombreux chercheurs supposent que les blessuresarticulaires chroniques du membre supérieur seraient causées par des perturbations du transfertde l’énergie mécanique entre les segments lors du service au tennis (Elliott, 2006; Kibler, 1995;Lintner et al., 2008). Selon Kibler (1995), toute technique de service inefficace perturbant le

fonctionnement de la chaîne cinématique pourrait causer une perte d’énergie qui ne serait pastransférée d’un segment à l’autre et provoquerait, par conséquent, une diminution de la vitessede balle et une augmentation des contraintes articulaires au sein de la séquence du mouvement(Figure 2.23). Le risque de blessures serait ainsi augmenté. Lintner et al. (2008) ont introduit leconcept de "catch-up" ou "rattrapage" qui interviendrait quand le sportif tente de compenser

une dissipation d’énergie mécanique au niveau proximal de la chaîne cinématique en augmentantl’activation musculaire et les contraintes articulaires au niveau des segments les plus distaux.Ainsi, la thèse sous-jacente de ce concept est la suivante : des déficiences dans la productionet le transfert d’énergie au niveau d’un segment proximal nécessiteraient de générer davantagede forces, de moments de force et d’énergie mécaniques au niveau des segments distaux si l’onsouhaite atteindre la même vitesse de balle (Kibler, 1995; Kibler et Sciascia, 2004; Lee, 1995;

Lintner et al., 2008; Van der Hoeven et Kibler, 2006). Dans la littérature, aucune donnée necorrobore ces principes théoriques pour le service au tennis. La question de l’influence dutransfert d’énergie sur la vitesse de balle et les risques de blessures sera abordée dans

l’étude 4 de cette thèse.

46


2.3.1.9 Amplitude du mouvement

La réduction de l’amplitude du mouvement de rotation interne de l’épaule, fréquemment obser-

vée chez les joueurs de tennis, pourrait constituer un facteur de risque de blessure de l’épaule

(Kibler et al., 1996; Ellenbecker et al., 1996; Vad et al., 2003). En effet, Vad et al. (2003) ont

observé une relation entre une amplitude limitée de rotation interne de l’épaule et la présence

de douleurs à l’épaule chez des joueurs professionnels. Au cours de leur carrière, les joueurs

de tennis ont tendance à perdre de l’amplitude au niveau de la rotation interne de leur épauledominante mais en gagnent parfois au niveau de la rotation externe (Kibler et al., 1996; Schmidt-

Wiethoff et al., 2004) (Figure 2.24). La perte de rotation interne de l’articulation de l’épaule

augmente avec l’âge et le nombre d’années de compétition (Kibler et al., 1996). Dans la me-

sure où la perte d’amplitude de rotation interne dépasse le gain de rotation externe, les joueurs

de tennis présentent un déficit d’amplitude totale au niveau de l’épaule (Kibler et al., 1996;

Schmidt-Wiethoff et al., 2004). Chez des joueurs ne présentant pas de blessures, les pertes

entre côtés dominant et non dominant sont généralement inférieures à 10˚pour la rotation in-terne et l’amplitude totale de l’épaule (Ellenbecker, 2013). Par contre, des pertes supérieurs à10˚constituent des facteurs de risque de blessures chroniques de l’épaule (Ellenbecker, 2013).

Différentes explications ont été avancées à propos des amplitudes du mouvement d’épaule chez

les joueurs de tennis. La laxité de la capsule antérieure de l’épaule fréquemment observée chez

les joueurs de tennis contribuerait à augmenter l’amplitude de la rotation externe de l’épaule

(Kibler et al., 1996). La perte d’amplitude totale pourrait être attribuée au fait que la partie

postérieure de la capsule articulaire de l’épaule soit très souvent contractée suite à la répétition

des efforts excentriques de cette zone anatomique (Schmidt-Wiethoff et al., 2004). Enfin, il a

été démontré qu’une amplitude excessive de rotation externe de l’épaule pouvait être impliquée

dans les blessures affectant la coiffe des rotateurs (Davidson et al., 1995). Dans la littérature,

il est clairement établi que les modifications d’amplitude passives de rotation de l’épaule consti-

tuent une adaptation à la pratique chronique ou régulière du tennis (Ellenbecker et al., 1996).

Cependant jusqu’à présent, aucune donnée n’a été publiée à propos de l’influence d’un match detennis prolongé ("pratique aiguë") sur de telles amplitudes. Nous nous pencherons sur cettequestion lors de l’étude 5.

Figure 2.24 - Représentation schématique de la modification de l’amplitude du mouvement de

l’épaule chez le joueur de tennis, avec une augmentation au niveau de la rotation externe et une

diminution de la rotation interne en position d’abduction du bras, d’après Braun et al. (2009)

47


2.3.1.10 Fatigue musculaire

La fatigue se rapporte à "la diminution des forces de l’organisme, généralement provoquée par

un travail excessif ou trop prolongé, ou lié à un état fonctionnel défectueux" (Sesboue et Guin-

cestre, 2006). Elle est généralement définie comme "centrale" ou "périphérique" en fonction

des composants du système de contrôle neuromusculaire qui sont principalement affectés. La fa-

tigue centrale implique le système nerveux central et les voies nerveuses. La fatigue périphérique

fait référence au processus conduisant à une réduction de la capacité du muscle à générer de

la force, intervenant généralement au niveau ou après la jonction neuromusculaire (Allen et al.,

2008). Dans la littérature, plusieurs mesures sont utilisées pour quantifier la fatigue musculaire

(Cairns et al., 2005) : signaux électromyographiques, force musculaire à l’aide de dynamomètres,

niveau d’effort perçu ou "RPE", ou encore indicateurs de performance (vitesse, distance...). Les

entraîneurs et les joueurs constatent qu’avec l’apparition de la fatigue lors de matchs de ten-

nis prolongés, la qualité des frappes, des déplacements et des choix tactiques a tendance à se

dégrader. Afin de vérifier ces observations de terrain, différentes études scientifiques ont testé

l’influence de la fatigue sur la performance au tennis. L’influence de la fatigue musculaire sur

la vitesse de balle au service reste controversée. Alors que Girard et al. (2012) ont constaté

que la vitesse de balle est maintenue après un match de tennis de 2h30, il a été rapporté qu’un

entraînement intense de 2 heures conduisait à une diminution de la vitesse et de la précision de

la seconde balle de service (Vergauwen et al., 1998). Davey et al. (2002) ont mis en évidence

une baisse de 69% de la précision des frappes de fond de court et une réduction de 30% de

la vitesse de balle au service après un test de tennis menant les joueurs à l’épuisement. Girard

et al. (2008) ont montré que des matchs de tennis prolongés d’une durée de 3 heures cau-

saient l’apparition de la fatigue musculaire au niveau des membres inférieurs dans la mesure où

l’activité électromyographique et la force maximale isométrique du quadriceps étaient réduites

à la fin du match. Rota et Hautier (2012) ont observé une augmentation de la perception de

l’effort, des réductions significatives de la vitesse de balle (-3,2%) et des niveaux d’activation

électromyographique du grand pectoral et du fléchisseur radial du carpe après un exercice in-

termittent composé de 4 séries de 12 services et 8 coups droits croisés. Toutefois, la plupart

de ces résultats ont été obtenus au cours de protocoles menant à une fatigue "artificielle" des

joueurs de tennis, protocoles relativement éloignés de la réalité de matchs de tennis et qui ne

reflètent pas les niveaux de fatigue que rencontrent les joueurs en compétition (Hornery et al.,

2007). S’il existe un consensus sur l’importance de la fatigue en tennis et son influence sur la

performance et le résultat d’un match, son effet sur les contraintes articulaires et les risques

de blessures articulaires chroniques reste méconnu. Pour les entraîneurs, les médecins du sport

et les biomécaniciens, la quantité de pratique et la fatigue musculaire augmenteraient de façon

conséquente les risques d’apparition de blessures à l’épaule et au coude (Kibler et al., 2013; Ki-

bler et Thomas, 2012; Bartlett et Bussey, 2009; Meeuwisse et al., 2007; Bahr et Holme, 2003).

Dans la littérature, lorsque la fatigue musculaire apparaît, on suppose qu’ils ne remplissent plus

efficacement leur rôle de stabilisateurs articulaires, notamment au niveau de l’épaule. Ainsi,

une résistance insuffisante à la fatigue est rapportée comme facteur favorisant l’instabilité glé-

nohumérale et réduisant le sens du mouvement (Carpenter et al., 1998). Les études relatives

aux conséquences de la fatigue musculaire de l’épaule sur les qualités proprioceptives sont una-

nimes : la fatigue diminue le potentiel de repositionnement actif et/ou passif et de sensation du

mouvement. Lee et al. (2003) et Myers et al. (1999) ont remarqué une baisse de la capacité

à repositionner l’épaule en position d’armer avec la fatigue. Szucs et al. (2009) ont mesuré

une baisse de l’activité électromyographique des muscles stabilisateurs de la scapula avec la

fatigue de l’épaule suite à la répétition de pompes. Avec la fatigue des muscles de la coiffe des

rotateurs, l’imagerie médicale a mis en évidence une ascension très importante de la tête de

l’humérus lors de l’abduction du bras (Teyhen et al., 2009). Chez des lanceurs, une réduction

48


de 10% de l’activité électromyographique du grand dentelé a été observée chez des sujets sains

après un protocole de fatigue d’élévation de l’épaule (Ebaugh et al., 2006). Or, cette baisse peut

entraîner un positionnement anormal de la scapula lors de la rotation externe et de l’adduction

horizontale du bras au cours des mouvements de frappe et de lancer. Un manque de rotation

vers le haut de la scapula peut réduire l’espace sous-acromial et augmenter par conséquent les

risques de conflits et de pathologies de la coiffe des rotateurs. Dans la même étude (Ebaugh

et al., 2006), la fatigue du sous-épineux a été enregistrée (-21,5%). Or, le sous-épineux aide

à la rotation externe et à la stabilité de l’articulation glénohumérale. Il génère aussi une force

postérieure sur la tête humérale qui permet de résister à la translation antérieure de la tête

humérale (Gowan et al., 1987). Au baseball, les effets d’un match prolongé sur de multiples

paramètres biomécaniques du lancer ont été analysés (Murray et al., 2001). Des réductions de

forces de distraction au coude et à l’épaule et du moment de force d’adduction horizontale àl’épaule ont été observées entre le premier tour de batte et à l’approche de la fin d’un matchlong (5ème et 6ème tours de batte). Ce résultat témoignerait d’une stratégie de protection

permettant aux joueurs de limiter les risques de blessures (Murray et al., 2001). Escamilla et al.

(2007) n’ont obtenu aucune variation de contraintes articulaires au cours du lancer au baseball

suite à une grande quantité de répétitions gestuelles. Toutefois, ces études présentent une limite

majeure dans la mesure où aucun résultat n’indique que les joueurs de baseball testés étaient

dans un état de fatigue avancé. De leur côté, Mullaney et al. (2005) ont observé des baisses

de force musculaire à l’épaule à l’aide d’un dynamomètre lors de tests musculaires réalisés au

début et à la fin d’un match de baseball (-15% pour le test de flexion de l’épaule, -18% pour la

rotation interne et -11% pour l’adduction).

Les divers éléments de la littérature énoncés précédemment amènent à penser que sous l’effet dela fatigue musculaire, les activations des muscles de l’épaule seraient perturbées, la technique de

service pourrait se dégrader, les niveaux de contraintes articulaires tendraient à augmenter, et lerisque de blessure serait accru. Toutefois, à ce jour, aucune étude n’a testé l’effet de la fatigue

musculaire sur la biomécanique du service pour savoir si elle constitue un facteur de risque de

blessures articulaires chroniques lors de matchs de tennis prolongés. L’étude 5 de cette thèse

s’intéressera à l’influence de la fatigue sur la vitesse de balle et la biomécanique du service

lors de matchs de tennis prolongés.

2.3.2 Facteurs extrinsèques

2.3.2.1 Matériel utilisé

Le matériel utilisé par les joueurs de tennis et notamment les propriétés de leur raquette sont

souvent avancés comme causes potentielles de blessure (Hennig, 2007). Toutefois, très peu

d’études scientifiques se sont penchées concrètement sur la question. Une récente étude de cas

a analysé les effets de la masse de la raquette (340 vs. 350 g), de l’équilibre (320 vs. 330 mm) et

de l’inertie (330 vs. 350 kg/cm2) sur les contraintes générées à l’épaule lors du service chez un

joueur classé 5/6 (Creveaux et al., 2012). Les résultats montrent que pour le joueur considéré,

quel que soit le point d’équilibre de la raquette, l’utilisation d’une raquette plus légère (340 g)

avec une inertie élevée (350) aboutissait à une réduction des contraintes à l’épaule lors de la

phase d’accélération du service.

49


2.3.2.2 Quantité de pratique

La question de la quantité d’entraînement apparaît cruciale dans le développement des blessures

articulaires chroniques chez des individus prédisposés. Il est plausible que les structures anato-

miques touchées par ces blessures possèdent des propriétés mécaniques "limites" qui dépendent

notamment de leur niveau d’entraînement. Si le nombre de répétitions augmente rapidement, les

structures anatomiques ne sont pas toujours capables de s’adapter assez vite à ces changements

d’entraînement. La force mécanique des structures articulaires peut être dépassée et dans ce

cas une "légère" blessure apparaît. Dans des circonstances normales, cette blessure est guérie

grâce au processus normal de remodelage du tendon, par exemple. Toutefois, si l’entraînement

et la quantité de répétitions continuent d’augmenter, la blessure initiale peut aboutir à des chan-

gements profonds au niveau des structures articulaires et donc à des douleurs et des symptômes

plus graves (Fredberg et Stengaard-Pedersen, 2008). L’effet traumatisant de la pratique du

tennis est souvent mis en lien avec la nature répétitive du mouvement du service tout au long

de la carrière sportive d’un joueur. En effet, il est important de mentionner que, si le nombre

de frappes par match peut considérablement varier, les joueurs de tennis frappent, en moyenne,

une centaine de services et autour de 250 coups de fond de court au cours d’un match (Lintner

et al., 2008). Ce nombre est multiplié par la totalité des matchs disputés au cours d’une saison

professionnelle (en moyenne entre 60 et 80), sans tenir compte des matchs de doubles et des

sessions d’entraînement (Reid et al., 2008). Dès lors, on peut raisonnablement estimer qu’un

joueur de tennis professionnel frappe plusieurs dizaines de milliers de services par an. La répétition

du nombre de services infligée aux articulations du membre supérieur pourrait expliquer pourquoi

les blessures chroniques du membre supérieur sont si fréquentes chez les joueurs de tennis de

tous niveaux (Marx et al., 2001; Ellenbecker et al., 2006; Hjelm et al., 2012). Cependant, pour

le moment, aucune étude ne s’est intéressée à l’influence du nombre de répétitions du service

au tennis sur les risques de blessures du membre supérieur. Une étude récente a rapporté qu’il

n’existait aucune différence significative en terme de nombre de matchs joués, de nombre de

lancers réalisés au cours d’une saison et de nombre de lancers par match disputé entre deux

groupes de joueurs de baseball professionnels, l’un comprenant des joueurs blessés au coude et

l’autre des joueurs "sains" (Anz et al., 2010). La question de la quantité de pratique du tennis

en tant que facteur de risque a été fortement étudiée au travers de protocoles interrogeant les

liens entre la quantité de pratique hebdomadaire et les blessures effectives (Hjelm et al., 2012;

Veijgen, 2007; Jayanthi et al., 2005; Weijermans et al., 1998; Kitai et al., 1986; Kamien, 1988).

Toutefois, cette question reste débattue dans la mesure où des résultats contradictoires ont été

rapportés. Ainsi, il a été décrit que les joueurs qui pratiquaient le tennis plus de 3 heures par

semaine présentaient un risque de se blesser significativement plus important que les joueurs

de tennis avec moins de 3 heures de pratique par semaine (Veijgen, 2007). De leur côté, Wei-

jermans et al. (1998) ont remarqué que la quantité de pratique des joueurs de tennis blessés

était de 4,9 heures par semaine, alors qu’elle atteignait seulement 2,1 heures par semaine pour

le groupe de joueurs non blessés. Une étude portant sur les lésions chroniques du coude a mis

en évidence que le risque de se blesser augmentait avec la quantité de pratique (Kitai et al.,

1986). Au contraire, Jayanthi et al. (2005) n’ont pas mis en évidence de différence concernant

l’incidence et la prévalence totales des blessures entre des joueurs amateurs pratiquant le tennis

moins de 4 heures par semaine, de 4 à 6 heures par semaine ou plus de 6 heures par semaine.

De la même façon, aucune différence significative n’a été observée en terme de fréquence ou de

quantité de pratique hebdomadaire entre des joueurs ayant souffert de blessures chroniques au

coude et des joueurs ne présentant pas ce type de problème (Kamien, 1988). Par conséquent,

au regard de ces différences de résultats, il apparait difficile de conclure nettement sur la relation

entre quantité de pratique et blessures. Le nombre d’heures de pratique par semaine constitue,

en effet, un indicateur très global. D’autres indicateurs tels que le nombre de répétitions de

50


coups de fond de court ou de services par semaine apparaissent plus à même de nous renseigner

sur les risques de blessures chroniques.

51


52


Chapitre 3

Synthèse et objectifs

Le cœur de ces travaux s’attache à analyser, identifier et comprendre les facteurs biomécaniques

responsables de l’amélioration de la performance et de l’augmentation des risques de blessures

articulaires chroniques lors de la réalisation d’un geste sportif. Dans cette perspective, le ser-

vice au tennis a été choisi comme mouvement d’analyse car il répond parfaitement aux enjeux

de la problématique scientifique. Concrètement, une question fondamentale émerge : comment

augmenter la vitesse de balle au service tout en limitant le plus possible les risques de blessures

chroniques ? Notre revue de littérature a permis de mettre en évidence l’importance de la bio-

mécanique dans la compréhension de la performance sportive et l’identification des facteurs de

risques de blessures. Bien que les facteurs de risques tels que l’âge ou le sexe du sujet ne doivent

pas être négligés, il apparaît plus pertinent de s’intéresser aux facteurs de risque potentiellement

modifiables à travers l’entraînement physique et/ou l’amélioration du mouvement sportif (Bahr

et Holme, 2003). C’est pourquoi nous avons fait le choix de mettre l’analyse biomécanique de

la technique de service et des contraintes articulaires qu’elle entraîne au cœur de ce travail de

thèse. Si certains facteurs de performance et de risque sont clairement identifiés, la plupart reste

à l’état de suppositions ou d’hypothèses dans la littérature. Nous nous efforcerons de vérifier

ces facteurs au travers des différentes études mises en place pour ce travail de thèse. La mise

en place concrète de notre travail de thèse sera abordée au cours des chapitres 4, 5, 6, 7 et 8

faisant respectivement référence aux études 1, 2, 3, 4 et 5 mises en place (Figure 3.1). L’étude 1

aura pour objectif d’explorer les relations entre les phases temporelles du service, les quantités de

moments cinétiques segmentaires et la vitesse de balle chez des joueurs de tennis professionnels.

Ainsi, l’objectif sera de déterminer si les joueurs qui servent le plus vite sont ceux qui créent les

plus grandes quantités de moments cinétiques segmentaires et de mettre en évidence les phases

temporelles du service au cours desquelles les relations entre moments cinétiques segmentaires

et vitesse de balle sont les plus fortes. La seconde étape de ce travail consistera à savoir si l’ex-

pertise permet aux joueurs d’être plus efficients et de limiter les contraintes articulaires subies

pour se protéger des blessures chroniques lors du service. Pour cela, les contraintes articulaires

à l’épaule, au coude et au poignet seront comparées entre joueurs professionnels et amateurs

classés en 2nde série. Pour chaque niveau d’expertise, les phases temporelles du service les plus

traumatisantes, donc les plus à risques, seront identifiées. Ensuite, nous nous attacherons à

mesurer l’influence de variables temporelles sur la vitesse de balle et les contraintes articulaires

pour identifier des facteurs temporels pathomécaniques du service au cours de l’étude 3. Ces

facteurs pathomécaniques seront ensuite validés en comparant des joueurs blessés aux articula-

tions du membre supérieur et des joueurs "sains". L’étude 4 nous aidera à répondre à la question

suivante : la vitesse de balle et les contraintes articulaires sont-elles dépendantes de la qualité et

de la quantité d’énergie transférée entre les segments du haut du corps lors du service ? Enfin,

53


la fatigue musculaire induite par un match de tennis prolongé sera au cœur de l’étude 5. Nous

nous intéresserons aux effets de la fatigue sur la vitesse de balle et la biomécanique du service.

Figure 3.1 - Schéma récapitulatif des études menées lors de ce travail de thèse

54


Chapitre 4

Étude 1 : Relations entre les momentscinétiques segmentaires et la vitesse deballe au cours des différentes phases duservice des joueurs de tennisprofessionnels

Figure 4.1 - Schéma récapitulatif de l’étude 1

55


4.1 Introduction

Les contributions des rotations segmentaires à la vitesse de la raquette constituent une préoc-

cupation majeure de la littérature scientifique (Elliott et al., 1995; Gordon et Dapena, 2006;

Sprigings et al., 1994; Tanabe et Ito, 2007; Vangheluwe et Hebbelinck, 1985). L’efficacité etl’enchaînement de ces rotations tout au long de la chaîne cinématique permettent de créer des

quantités de moment cinétique depuis les jambes jusqu’à la raquette, en passant par le tronc

et le membre supérieur (Bahamonde, 2000). Bien que le concept de moment cinétique soit

fréquemment invoqué comme un déterminant crucial de la performance du service (Chow et al.,

2009; Elliott, 2003, 2006; Girard et al., 2005, 2007; Knudson, 2007; Reid et al., 2008), très peu

d’études s’y sont intéressées (Bahamonde, 2000; Gordon et Dapena, 2004; Martin et al., 2012).

Seul Bahamonde (2000) a décrit, quantifié et expliqué l’évolution du moment cinétique au cours

du service autour des trois axes orthogonaux (transverse, antéropostérieur et longitudinal) chez

des joueurs de niveau universitaire. Toutefois, aucune donnée scientifique n’a été rapportée sur

les relations entre la vitesse de balle et les moments cinétiques segmentaires. Par ailleurs, pour

faciliter leurs analyses, les scientifiques divisent souvent le service en plusieurs phases qui se

déroulent entre des événements-clé (Bahamonde, 2000; Reid et al., 2007, 2008). Le lancer de

balle, l’instant de flexion maximale du coude, l’instant où la raquette atteint son point le plus

bas lors de la boucle, l’instant de rotation maximale externe de l’épaule, et l’impact constituent

ces instants-clé (Bahamonde, 2000). Cependant, il n’existe aucune connaissance scientifique à

propos de l’importance des phases temporelles du service au regard des relations possibles entre

moments cinétiques segmentaires et vitesse de balle au service.

Les buts de cette première étude sont les suivants : (a) identifier les relations entre les quantités

de moments cinétiques segmentaires et la vitesse de balle chez des joueurs de tennis profession-

nels ; (b) identifier les phases temporelles-clé du service au cours desquelles ces relations sont

particulièrement fortes. L’analyse et la compréhension des relations qui peuvent exister entre

moments cinétiques segmentaires et vitesse de balle peuvent aider les joueurs et les entraîneurs

à améliorer la performance du service au tennis.

4.2 Méthodologie générale

4.2.1 Déroulement

La phase d’expérimentation a eu lieu sur un terrain de tennis couvert dans le cadre des entraî-

nements des joueurs disputant le tournoi professionnel ATP 250 de l’Open de Moselle à Metz

au mois de septembre 2010.

4.2.2 Participants

10 joueurs de tennis évoluant sur le circuit professionnel (âge : 25,1 ± 5,0 ans, taille : 1,87 ±

0,06 m, masse : 79,4 ± 7,4 kg) ont participé volontairement à cette expérimentation. Leurs

caractéristiques anthropométriques sont présentées dans le tableau 4.1. Tous les sujets possé-

daient un classement ATP en simple ou en double. Avant le début de la capture de mouvement,

56


chaque participant a été informé de la procédure expérimentale à suivre. Un consentement écrit

a été obtenu pour chaque joueur. L’étude a été approuvée par le comité d’éthique du CHU de

Rennes.

Sujets Age (ans) Taille (m) Masse (kg) D / G Classement ATP

1 31 1,93 90 Droitier 17

2 25 1,96 78 Droitier 118

3 19 1,92 93 Gaucher 147

4 23 1,82 70 Droitier 287

5 18 1,89 75 Droitier 498

6 28 1,80 76 Gaucher 522

7 19 1,88 73 Droitier 547

8 28 1,81 76 Droitier 35*

9 30 1,80 79 Droitier 48*

10 30 1,85 84 Droitier 210*

Tableau 4.1 - Caractéristiques de la population de l’étude 1. * : classement en double

4.2.3 Capture de mouvements

La méthodologie générale décrite dans cette section est la méthodologie utilisée pour l’ensemble

des études présentées dans cette thèse. Un système d’analyse du mouvement "Vicon MX-

40" (Oxford Metrics Inc., Oxford, UK) a été utilisé pour enregistrer les trajectoires 3D des

marqueurs. Ce système était composé de 12 caméras haute résolution (4 megapixels) opérant

à une fréquence de 300 Hz et positionnées en cercle tout autour du demi-terrain de tennis. Les

joueurs étaient équipés de 39 marqueurs corporels réfléchissants (16 mm de diamètre) placés

sur des repères anatomiques précis (Tableau 4.2). Un modèle mathématique regroupant 15

segments (la raquette et 14 segments corporels : tête, tronc, avant-bras, bras, mains, cuisses,

jambes, pieds) a été utilisé. Le choix du placement des marqueurs est déterminé de façon à

pouvoir calculer la position du centre de masse du sujet grâce à la table anthropométrique de

Zatsiorsky et al. (1990), reprise et modifiée par les travaux de De Leva (1996) qui tiennent

compte de la position des centres articulaires du corps. La totalité des marqueurs n’intervient

pas dans les calculs. En effet, les marqueurs représentés en vert sur la figure 4.2 induisent

une dissymétrie dans le modèle qui permet de faciliter la reconnaissance des marqueurs lors du

traitement des données brutes, et notamment la distinction entre le côté droit et le côté gauche

du corps du sujet. Afin de gagner en précision au niveau de la trajectoire des marqueurs, la

majorité de ces derniers est collée directement sur la peau des joueurs. Les joueurs portaient

seulement un short de tennis, un bandeau et des chaussures de tennis. Cela a permis de minimiser

les erreurs liées au mouvement des vêtements. Afin de s’assurer de la qualité du mouvement

de service, les joueurs étaient autorisés à jouer avec leur raquette personnelle. Les raquettes

des joueurs étaient équipées de 5 marqueurs supplémentaires positionnés aux endroits suivants :

57


tête de raquette, manche, cœur, côtés gauche et droit du cadre de la raquette (Tableau 4.3)(Figure 4.3). Des morceaux de scotch réfléchissants ont été placés sur les balles. La labellisationdes marqueurs et la reconstruction de leur position dans l’espace 3D au cours du temps ont étéréalisées à l’aide du logiciel Vicon IQ (Oxford Metrics, Oxford, UK). Après avoir été reconstruites,les trajectoires des marqueurs ont été exportées dans un fichier de type "C3D" puis traitéesavec le logiciel MatLab (Mathworks, Natick, Massachussets, US).

Marqueurs Repères anatomiques

RFHD, LFHD Os frontal côtés droit et gauche

RBHD, LBHD Os occipital côtés droit et gauche

C7 Processus épineux de la 7ème vertèbre cervicale

T10 Processus épineux de la 10ème vertèbre thoracique

CLAV Incisure jugulaire du sternum

STRN Processus xyphoïde

RBAC Marqueur dissymétrique sur la scapula droite

RSHO, LSHO Acromions droit et gauche

RUPA, LUPA Marqueurs dissymétriques sur le bras droit et gauche

RHUM, LHUM Épicondyles médiales de l’huméral droit et gauche

RRAD, LRAD Tête des radius droit et gauche

RWRA, LWRA Processus styloïdes radiaux droit et gauche

RWRB, LWRB Processus styloïdes ulnaires droit et gauche

RFWT, LFWT Épines iliaques antéro-supérieures droite et gauche

RBWT, LBWT Épines iliaques postéro-supérieures droite et gauche

RKNE, LKNE Condyles latéraux fémoraux droit et gauche

RKNI, LKNI Condyles médiaux fémoraux droit et gauche

RTHI, LTHI Marqueurs dissymétriques sur la cuisse droite et gauche

RANE, LANE Malléoles externes droite et gauche

RANI, LANI Malléoles internes droite et gauche

RHEE, LHEE Tubérosités postérieures des calcaneus

RTOE, LTOE Têtes des gros orteils

RTAR, LTAR Pliures des pieds droit et gauche

Tableau 4.2 - Repères anatomiques pour le placement des marqueurs sur le corps du joueur

Les coordonnées 3D des marqueurs ont été calculées avec la méthode DLT grâce au logiciel

58


Figure 4.2 - Modèle de placement des marqueurs. Les marqueurs rouges servent à calculer

le centre de masse. Les marqueurs verts sont appelés "dissymétriques" car ils permettent dedifférencier le côté droit et le côté gauche du sujet

Marqueurs Repères sur la raquette

TR Tête de la raquette

CR Cœur de la raquette

MR Extrémité du manche de la raquette

CGR, CDR Cotés gauche et droit du tamis de la raquette

Tableau 4.3 - Repères pour le placement des marqueurs sur la raquette

MatLab. Elles ont ensuite été filtrées avec un filtre passe-bas de Butterworth de second ordre

(fréquence de coupure de 15 Hz). Cette valeur de 15 Hz est en adéquation avec diverses études

de la littérature scientifique portant sur le service au tennis ou le pitch au baseball (12 - 18

Hz, Aguinaldo et Chambers (2009); Elliott et al. (2003); Escamilla et al. (2007); Fleisig et al.

(1996, 1999, 2003); Nissen et al. (2007)) et a été obtenue grâce à une analyse résiduelle

(Winter, 1990). L’origine des coordonnées 3D était placée au centre de la ligne de fond de

court. La partie positive de l’axe Y pointait vers l’avant (vers le filet), la partie positive de l’axe

Z était verticale et pointait vers le haut, alors que l’axe X était perpendiculaire à Z et positif

vers la droite (Figure 4.4).

59


Figure 4.3 - Placement des marqueurs sur le joueur et la raquette

Figure 4.4 - Représentation schématique de la situation expérimentale sur le terrain de tennis

4.2.4 Protocole expérimental

Chaque joueur a réalisé un échauffement standardisé de 10 minutes qui lui permettait de s’ha-bituer à la situation expérimentale en réalisant plusieurs services. Ensuite, chaque joueur devaitréaliser cinq services à plat réussis (1ère balle sans effet) dans la diagonale des égalités avec 90secondes de récupération entre chaque tentative. Ce protocole est en accord avec les recom-mandations de Mullineaux et al. (2001) qui conseillent de réaliser au moins trois essais pourobtenir des données cinématiques précises et représentatives des mouvements capturés. Pour

60


que le service soit considéré comme réussi, la balle devait atteindre une cible d’un 1,50 x 1,50 m

délimitée dans le carré de service le long de la ligne médiane (Figure 4.4). Il était demandé aux

joueurs de réaliser des services puissants, comme s’ils étaient en réelle situation compétitive.

La position de départ du serveur était la suivante : le pied avant du joueur devait se situer au

niveau d’un point de repère au sol placé sur la ligne de fond de court à 0,8 m du tiret central.

Figure 4.5 - Joueurs au service au cours de l’expérimentation

4.2.5 Vitesse de balle

La vitesse de la balle au service (Vballe) a été mesurée pour chaque essai grâce à un radar

(Stalker Professional Sports Radar, Plano, TX, précision : ± 1 mph, fréquence : 34,7 GHz,

Temps d’acquisition : 0,01 sec) fixé sur un pied à une hauteur de 2,5 mètres, placé 2 mètres

derrière le joueur et dans la direction du service.

4.2.6 Phases du service

Les principales phases temporelles du service sont généralement définies entre des événements-

clé. Pour cette étude, les évènements-clé suivants ont été choisis de la même manière que

dans les travaux de Bahamonde (2000) : lancer de balle (LB), instant de flexion maximale du

coude du bras tenant la raquette (FMC), instant où la raquette atteint son point le plus bas

(PLBR), instant de rotation maximale externe de l’épaule tenant la raquette (RME), impact

balle - raquette (IMP). Entre LB et FMC a lieu le début de la phase d’armé. Le milieu de la phase

d’armé se déroule entre FMC et PLBR. La fin de la phase d’armé a lieu entre PLBR et RME.

La phase d’accélération est comprise entre RME et IMP. Le lancer de balle et l’impact balle -

raquette ont été déterminés par observation directe des fichiers de capture de mouvement. Les

instants des autres événements ont été calculés à partir des données cinématiques (Bahamonde,

1994, 1997).

61


Figure 4.6 - Événements-clé et phases temporelles du service

4.2.7 Calcul des moments cinétiques segmentaires

Dans le but d’analyser les relations entre les moments cinétiques segmentaires et Vballe, lesmoments cinétiques du tronc (Ltronc) et des segments du membre supérieur tenant la raquette(Lbras, Lavant−bras, Lmain+raquette) ont été calculés uniquement autour des axes transverse (axeX du repère global, parallèle à la ligne de fond de court) et antéropostérieur (axe Y du repère

global, perpendiculaire à la ligne de fond de court et pointant vers le filet) au cours des différentesphases du service grâce au logiciel Matlab software 6.5 (Mathworks, Natick, Massachussetts,USA) (Figure 4.4). Ces segments (tronc, membre supérieur) ont été choisis car ce sont ceuxqui contribuent le plus au moment cinétique total du corps (Bahamonde, 2000) et à la vitessede la raquette lors du service au tennis (Sprigings et al., 1994; Elliott et al., 1995; Gordon etDapena, 2006).

Le vecteur de moment cinétique du segment i était calculé à partir de l’équation suivante :

−→Li = mi(

−→ri ×−→vi ) + Ii

−→ωi

avec−→Li le vecteur de moment cinétique du segment, −→ri le vecteur allant du centre de masse

du corps du joueur au centre de masse du segment, −→mi la masse du segment, −→vi le vecteur devitesses instantanées du centre de masse du segment par rapport au centre de masse du corpsdu joueur, Ii la matrice d’inertie du segment et −→ωi le vecteur de vitesses angulaires du segment.

4.2.8 Paramètres de raquettes

Étant donnée l’impossibilité de conserver les raquettes des joueurs professionnels pour leur fairesubir différentes méthodes ("balance method", "pendulum method") (Brody, 1985), nous avonsestimé les moments d’inertie des raquettes (Figure 4.7) (Tableau 4.4). Le moment d’inertie dela raquette autour de son axe transverse IT a été calculé en utilisant le théorème de l’axeparallèle et les données publiées par les constructeurs de raquettes à propos du "swingweight"des raquettes (USRSA, 2010). Le "swingweight" correspond au moment d’inertie de la raquetteautour d’un axe transverse généralement situé à 10 cm du bout du manche de la raquette (Cross,2001).

62


IT (kg.m2) = swingweight(kg.m2)−masse de la raquette (kg)× distance entre les axes2(m2)

Le moment d’inertie de la raquette autour de son axe longitudinal IL était calculé de la façonsuivante (Brody, 1985) :

IL(kg.m2) =

masse de la raquette (kg)× largeur de la tête de la raquette2(m2)

17, 75

Le moment d’inertie de la raquette autour de son axe normal IN était la somme des deux autresmoments d’inertie (transverse et longitudinal) (Brody, 1985) :

IN (kg.m2) = IT + IL

Figure 4.7 - Axes de la raquette

4.2.9 Analyses statistiques

Les valeurs moyennes (cinq essais pour chaque joueur) et les écarts-types ont été calculéspour toutes les variables. Des coefficients de corrélation de Pearson ou de Spearman ont étéutilisés pour obtenir les relations entre les moments cinétiques segmentaires et la vitesse de balle(SigmaStat 3.1, Jandel Corporation, San Rafael, CA). Si le seuil de significativité a été fixé àp < 0,05, notre attention s’est surtout portée sur les corrélations significatives les plus larges ;fixées pour r > 0,7 et p < 0,001 par Hopkins (2002) (résultats en gras dans le tableau 4.5 et letableau 4.6). En effet, l’ampleur des corrélations a été déterminée grâce à l’échelle de Hopkins(2002) : r < 0,1, triviale ; 0,1 - 0,3, petite ; > 0,3 - 0,5, modérée ; > 0,5 - 0,7, large ; > 0,7 -0,9, très large ; > 0,9, presque parfaite ; et 1 parfaite.

63


Raquettes masse (kg) IT (kg.m2) IN (kg.m2) IL (kg.m2)

1 0,345 0,0124 0,0138 0,00135

2 0,360 0,0128 0,0141 0,00135

3,4 0,335 0,0154 0,0168 0,00135

5 0,340 0,0144 0,0156 0,00120

6 0,368 0,0167 0,0181 0,00140

7 0,340 0,0160 0,0173 0,00133

8, 9, 10 0,365 0,0138 0,0151 0,00135

Moyenne ± ET 0,352 ± 0,014 0,0144 ± 0,0014 0,0158 ± 0,0014 0,00134 ± 0,00005

Tableau 4.4 - Paramètres des raquettes utilisées dans cette étude. m = masse de la raquette,

IT = moment d’inertie de la raquette autour d’un axe passant à travers son centre de masse

dans le plan de la raquette (axe transverse), IN = moment d’inertie de la raquette autour d’un

axe passant par son centre de masse et perpendiculaire à la face de la raquette (axe normal),

IL = moment d’inertie de la raquette autour d’un axe passant à travers le centre de masse et

longitudinalement à la longueur de la raquette (axe longitudinal).

4.3 Résultats

4.3.1 Moments cinétiques segmentaires autour de l’axe transverse

Les valeurs moyennes de moments cinétiques segmentaires autour de l’axe transverse et leurs

relations avec Vballe sont présentées dans le tableau 4.5. Des corrélations significatives existent

respectivement entre Vballe et les moments cinétiques du tronc et du bras pour les phases

suivantes du service : FMC - PLBR, PLBR - RME et RME - IMP. Le moment cinétique de

l’avant-bras autour de l’axe transverse est significativement corrélé avec Vballe pour les 4 phases

du service : LB - FMC, FMC - PLBR, PLBR - RME et RME - IMP. Enfin, le moment cinétique

du segment "main+raquette" est significativement corrélé avec Vballe lors de LB - FMC, PLRB

- RME et RME - IMP.

Les corrélations significatives les plus fortes entre les moments cinétiques segmentaires autour

de l’axe transverse et Vballe (r > 0,7 and p < 0,001) concernent les valeurs de moments cinétiques

du tronc pour les phases entre FMC - PLBR et PLBR - RME, du bras pour la phase PLBR -

RME, de l’avant-bras pour les phases PLBR - RME et RME - IMP et de la "main+raquette"

entre RME et IMP (cases en gras dans le tableau 4.5)).

4.3.2 Moments cinétiques segmentaires autour de l’axe antéroposté-

rieur

Les valeurs moyennes de moments cinétiques segmentaires autour de l’axe antéropostérieur et

leurs relations avec Vballe sont présentées dans le tableau 4.6. Le moment cinétique du tronc au

cours de FMC - PLBR, PLBR - RME et RME - IMP est significativement corrélé avec Vballe.

64


Des corrélations significatives entre le moment cinétique du bras et Vballe sont observées pour

les dernières phases du service : PLBR - RME et RME - IMP. Aucune relation significative

n’est observée entre les valeurs de moment cinétique de l’avant-bras et Vballe sauf pour la fin

de la phase d’armé (PLBR - RME). Le moment cinétique du segment "main+raquette" est

significativement corrélé à Vballe pour la première phase du service : LB - FMC. Les corrélations

significatives les plus fortes entre les moments cinétiques segmentaires autour de l’axe transverse

et Vballe (r > 0.7 and p < 0.001) concernent les valeurs de moments cinétiques du tronc pour

les phases entre PLBR - RME et RME - IMP (cases en gras dans le tableau 4.6).

65


LB - FMC FMC - PLBR PLBR - RME RME - IMP

Début de la phase d’armé Milieu de la phase d’armé Fin de la phase d’armé Phase d’accélération

kg·m2·s−1 Moy. ± ET r P Moy. ± ET r P Moy. ± ET r P Moy. ± ET r P

Ltronc 0,0 ± 0,4 -0,13 0,392 -5,7 ± 3,3 -0,70 < 0,001 -7,7 ± 1,9 -0,78 < 0,001 3,8 ± 1,0 -0,63 < 0,001

Lbras 0,0 ± 0,1 -0,08 0,601 -2,4 ± 1,3 -0,62 < 0,001 -6,3 ± 1,4 -0,80 < 0,001 -5,7 ± 1,1 -0,66 < 0,001

Lavant−bras -0,2 ± 0,1 -0,38 0,009 -1,9 ± 0,9 -0,67 < 0,001 -5,2 ± 1,2 -0,78 < 0,001 -7,9 ± 1,3 -0,94 < 0,001

Lmain+raquette -0,6 ± 0,4 -0,39 0,008 -0,3 ± 0,6 -0,18 0,238 -2,6 ± 0,9 -0,53 < 0,001 11,4 ± 1,6 -0,94 < 0,001

Tableau 4.5 - Corrélations des moments cinétiques (L) segmentaires autour de l’axe transverse avec la vitesse de balle au cours des différentes phasesdu service. Les valeurs négatives indiquent un moment cinétique dans le sens des aiguilles d’une montre (vers l’avant) et les valeurs positives indiquent

un moment cinétique dans le sens inverse des aiguilles d’une montre (vers l’arrière), observé avec la partie positive de l’axe transverse pointant versl’observateur. LB = lancer de balle, FMC = instant de flexion maximale du coude, PLBR = instant où la raquette atteint son point le plus bas dans ledos du joueur, RME = instant de rotation maximale externe de l’épaule, IMP = impact. Les cases grisées correspondent aux corrélations significativesles plus fortes entre les moments cinétiques segmentaires et la vitesse de balle (r>0.7 and p<0.001).

66

Martin

, Caro

line. A

naly

se b

iom

écaniq

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u s

erv

ice a

u te

nnis

: lien a

vec la

perfo

rmance e

t les p

ath

olo

gie

s d

u m

em

bre

supérie

ur - 2

013

LB - FMC FMC - PLBR PLBR - RME RME - IMP

Début de la phase d’armé Milieu de la phase d’armé Fin de la phase d’armé Phase d’accélération

kg·m2·s−1 Moy. ± ET r P Moy. ± ET r P Moy. ± ET r P Moy. ± ET r P

Ltronc -0,8 ± 0,4 0,06 0,67 -1,4 ± 1,3 -0,60 < 0,001 -2,0 ± 1,1 -0,72 < 0,001 -1,6 ± 0,9 -0,71 < 0,001

Lbras -0,2 ± 0,1 0,32 0,03 1,1 ± 0,6 0,06 0,69 0,2 ± 0,9 -0,47 < 0,001 -0,3 ± 1,0 -0,60 < 0,001

Lavant−bras 0,00 ± 0,2 0,27 0,07 1,0 ± 0,6 0,10 0,49 0,8 ± 0,9 -0,34 < 0,02 1,4 ± 0,9 -0,28 0,06

Lmain+raquette -0,2 ± 0,4 0,66 < 0,001 0,1 ± 0,8 0,28 0,06 1,9 ± 0,7 -0,04 0,78 1,8 ± 1,3 -0,30 0,04

Tableau 4.6 - Corrélations des moments cinétiques (L) segmentaires autour de l’axe antéropostérieur avec la vitesse de balle au cours des différentesphases du service. Les valeurs négatives indiquent un moment cinétique dans le sens des aiguilles d’une montre (vers l’avant) et les valeurs positives

indiquent un moment cinétique dans le sens inverse des aiguilles d’une montre (vers l’arrière), observé avec la partie positive de l’axe antéropostérieur

pointant vers l’observateur. LB = lancer de balle, FMC = instant de flexion maximale du coude, PLBR = instant où la raquette atteint son point

le plus bas dans le dos du joueur, RME = instant de rotation maximale externe de l’épaule, IMP = impact. Les cases grisées correspondent auxcorrélations significatives les plus fortes entre les moments cinétiques segmentaires et la vitesse de balle (r>0.7 and p<0.001).

67

Martin

, Caro

line. A

naly

se b

iom

écaniq

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u s

erv

ice a

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nnis

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vec la

perfo

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bre

supérie

ur - 2

013

4.4 Discussion

Les résultats de cette étude indiquent qu’entre FMC et IMP, les joueurs qui produisent les plus

grandes valeurs de moments cinétiques segmentaires autour des axes transverse et antéropos-

térieur sont ceux qui atteignent les vitesses de balle les plus élevées. Par conséquent, la capacité

d’un joueur à augmenter les valeurs de moments cinétiques segmentaires autour de ces axes au

cours du service apparaît être un facteur-clé pour améliorer la vitesse de balle. Afin de fournir

une analyse plus fine de nos résultats, il est nécessaire de considérer séparément les relations

entre les moments cinétiques des différents segments et la vitesse de balle pendant les différentes

phases du service.

4.4.1 Relations entre le moment cinétique du tronc et la vitesse de

balle

Les résultats les plus importants de cette étude concernent la mise en évidence de corrélations

significatives entre les valeurs de moment cinétique du tronc autour des axes transverse et

antéropostérieur et la vitesse de balle au cours des 3 dernières phases du service : milieu et

fin de la phase d’armé et phase d’accélération (FMC - PLBR, PLBR - RME, et RME - IMP).

Bien qu’il ait été rapporté que la rotation transverse du tronc contribue modérément à la vitesse

de la raquette à l’impact (entre 7,4 et 9,7 %) en produisant une vitesse moyenne de 2,0 à

3,0 m·s−1de l’épaule de frappe (Vangheluwe et Hebbelinck, 1985; Sprigings et al., 1994; Elliottet al., 1995), nos résultats soulignent l’importance de la relation entre les rotations transverseet antéropostérieure du tronc et la vitesse de balle pour la performance du service au tennis.Cette relation a été précédemment évoquée dans la littérature scientifique pour les mouvementssportifs "de type lancer par-dessus l’épaule". En effet, il a par exemple été démontré que l’angleet la vitesse angulaire de flexion du tronc à l’instant du lâcher de balle sont supérieurs chez leslanceurs avec les vitesses de balle les plus rapides au baseball (Matsuo et al., 2001). Différents

arguments peuvent expliquer l’importance de cette rotation transverse du tronc vers l’avant.

Puisque l’épaule de frappe constitue l’une des extrémités anatomiques du tronc, cette rotation

du tronc déplace l’épaule de frappe vers l’avant et augmente sa vitesse linéaire, ce qui permet par

conséquent d’augmenter la vitesse linéaire de la raquette entre FMC et IMP. Par ailleurs, le tronc

apparaît être un segment jouant un rôle fondamental dans le transfert du moment cinétique etde l’énergie mécanique depuis les membres inférieurs jusqu’à la raquette (Bahamonde, 2000;Chow et al., 2009). En effet, si la rotation d’un segment tel que le tronc peut contribuer

de façon marginale à la vitesse de la raquette au moment précis de l’impact (Vangheluweet Hebbelinck, 1985; Sprigings et al., 1994; Elliott et al., 1995), elle n’en reste pas moinsdéterminante car elle apporte un bénéfice indirect en générant puis en transférant le momentcinétique et l’énergie vers les segments les plus distaux (Gordon et Dapena, 2006). Pour lesphases de milieu, fin d’armé et d’accélération (FMC - PLBR, PLBR - RME, et RME - IMP), lesrésultats montrent des corrélations significatives entre les valeurs de moment cinétique du troncautour de l’axe antéropostérieur et la vitesse de balle (Tableau 4.6). En d’autres termes, plusles joueurs produisent des valeurs de moment cinétique élevées autour de l’axe antéropostérieurentre FMC et IMP, plus la vitesse de balle augmente. Ces fortes relations confirment la remarquede Bahamonde (2000) qui a observé que la rotation du tronc autour de l’axe antéropostérieurdifférenciait les joueurs les plus performants (vitesse moyenne de 177,2 km·h−1) des joueurs

les moins performants (vitesse moyenne de 150,7 km·h−1) en terme de vitesse de balle au

service. Dans la même perspective, Chow et al. (2009) ont rapporté que les joueurs experts

68


présentaient une flexion latérale du tronc vers l’intérieur plus prononcée que les joueurs d’un

niveau intermédiaire lors du service. Par conséquent, pour maximiser la vitesse de balle, les

serveurs doivent créer une importante rotation de leur tronc de type "épaule par-dessus épaule"

(Figure 4.8).

Figure 4.8 - Rotation antéropostérieure du tronc de type "épaule par-dessus épaule"

Dans un premier temps, le moment cinétique positif du tronc autour de l’axe antéropostérieur

augmente la rotation de la raquette vers le bas au début de la boucle dans le dos. Puis, le

moment cinétique négatif du tronc autour de ce même axe permet à la fois d’élever l’épaule

dominante, d’abaisser le bras opposé et donc d’atteindre une hauteur d’impact plus élevée. De

plus, cette rotation du tronc autour de l’axe antéropostérieur augmente le trajet parcouru par

la raquette et par conséquent, la distance au cours de laquelle sa vitesse peut être développée

et augmentée (Elliott, 2003).

4.4.2 Relations entre le moment cinétique du bras et la vitesse de

balle

Le moment cinétique du bras autour de l’axe transverse est significativement corrélé à la vitessede balle entre FMC - PLBR, PLBR - RME, et RME - IMP (milieu et fin de l’armé et accélération),

alors que la composante antéropostérieure du moment cinétique du bras ne l’est que pour les

deux dernières phases du service (fin de l’armé et accélération : PLBR - RME et RME - IMP). Ces

résultats sont en accord avec de précédents travaux ayant montré que les rotations transverse

et antéropostérieure du bras contribuaient entre 6,4 et 12,9 % à la vitesse de la raquette avantl’impact (Elliott et al., 1995; Gordon et Dapena, 2006; Tanabe et Ito, 2007). Les rotationstransverse et antéropostérieure du bras sont des facteurs importants pour la vitesse de balle

car elles influencent la vitesse linéaire du coude vers l’avant. De plus, elles participent à élever

l’épaule jusqu’à une position stable dans l’espace qui permet aux différents segments du membre

supérieur de tourner librement autour de l’articulation de l’épaule avec une augmentation des

vitesses angulaires au cours du temps (Elliott et al., 1986; Bahamonde, 2000).

69


4.4.3 Relations entre le moment cinétique de l’avant-bras et la vitesse

de balle

Le moment cinétique de l’avant-bras autour de l’axe transverse est significativement corrélé à la

vitesse de balle pour les 4 phases du service. La vitesse angulaire d’extension du coude supérieure

chez les serveurs professionnels (1510 ± 310˚·s−1) (Fleisig et al., 2003) par rapport aux ama-

teurs (1230 ± 180˚·s−1) (Elliott et al., 1995) reflète l’importance de cette rotation segmentaire

au cours du service (vitesse de balle respective de 50,8 et 32,9 m·s−1). En effet, une hausse

du moment cinétique de l’avant-bras autour de l’axe transverse augmente les vitesses linéaire

et angulaire du poignet qui sont prépondérantes pour accélérer la raquette et par conséquent

la balle. De plus, une corrélation significative (r = 0,47, P = 0,002) entre la vitesse de balle

et la force développée par le moment d’extension du coude a été observée chez les joueurs de

tennis experts (Cohen et al., 1994). Gordon et Dapena (2006) ont observé une augmentation

rapide de la contribution de l’extension du coude à la vitesse de la raquette juste après l’ins-

tant de PLBR. Ces auteurs ont aussi calculé que la contribution de l’extension du coude à la

vitesse de la raquette est assez importante avant l’impact chez des joueurs universitaires (13,5

± 3,6 m·s−1, soit entre 40 et 50 % de la vitesse de la raquette). De leur côté, Tanabe et Ito

(2007) ont rapporté une contribution plus faible de l’extension du coude à la vitesse horizontale

de la tête de la raquette avant l’impact (3,2 ± 6,0 %). Toutefois, de façon surprenante, Elliott

et al. (1995) ont trouvé que l’extension du coude ralentissait (-14,4 %) la vitesse antérieure

du centre de la raquette à l’impact. Ces différences restent difficiles à expliquer mais pourraient

être le résultat du niveau des joueurs testés et des différentes méthodes utilisées dans chacune

de ces études pour évaluer la contribution des rotations segmentaires à la vitesse de la raquette.

En effet, comme l’ont souligné Gordon et Dapena (2006), Elliott et al. (1995) et Tanabe et Ito

(2007) ont calculé la contribution des rotations segmentaires à la vitesse de la tête de raquette

au moment de l’impact, alors que Gordon et Dapena (2006) ont examiné ces contributions à la

vitesse de la raquette tout au long de la durée du service.

4.4.4 Relations entre le moment cinétique de la "main+raquette" et

la vitesse de balle

Le moment cinétique du segment "main + raquette" autour de l’axe transverse est significa-

tivement corrélé à la vitesse de balle au cours des phases suivantes : début de l’armé (LB -

FMC), fin de l’armé (PLBR - RME), et accélération (RME - IMP). Ces résultats mettent en

avant l’influence de la quantité de moment cinétique du segment "main+raquette" dans le dé-

veloppement de la vitesse de balle. Ce résultat est en accord avec des constats précédemment

publiés dans la littérature. Au début de la phase d’armé (LB - FMC), il a été démontré que l’ex-

tension du poignet est le principal contributeur de la vitesse de la raquette (Gordon et Dapena,

2006). Entre PLBR et IMP, la contribution de la flexion du poignet à la vitesse de la raquette

augmente jusqu’à 26 - 31,7 % (Sprigings et al., 1994; Elliott et al., 1995; Gordon et Dapena,

2006; Tanabe et Ito, 2007). Une étude a même rapporté une contribution de la rotation de la

main à la vitesse finale de la raquette comprise entre 51 et 75 % (Vangheluwe et Hebbelinck,

1985). La rotation transverse de la main est très importante pour la vitesse de la raquette à

la fin de l’accélération puisque la flexion du poignet permet au joueur d’augmenter la vitesse

angulaire de sa raquette au-delà de 1500 ˚·s−1juste avant l’impact (Elliott et Wood, 1983).

70


4.4.5 Séquence d’enchaînement segmentaire proximo-distale et phases-

clé du service

Pour les mouvements sportifs, la séquence d’enchaînement segmentaire proximo-distale a été

illustrée en examinant les vitesses linéaires et angulaires des articulations, les vitesses angulaires

des segments ou encore les moments articulaires résultants (Putnam, 1993). En s’intéressant

aux relations les plus fortes entre les moments cinétiques segmentaires et la vitesse de balle

(r>0,7 et p<0,001), nos résultats confirment l’importance de la séquence proximo-distale de

rotations autour de l’axe transverse, rapportée dans la littérature pour les habiletés de lancer et

de frappe (Putnam, 1993) et pour l’analyse en 2D du service au tennis (Elliott et al., 1986).

Cette séquence proximo-distale entre FMC et IMP permettrait au joueur de transférer le moment

cinétique depuis le tronc (milieu et fin de l’armé : FMC - PLBR et PLBR - RME) jusqu’au

segment "main+raquette" au cours de l’accélération (RME - IMP) en circulant par le bras lors

de la fin de l’armé (PLBR - RME) et par l’avant-bras lors de la fin de l’armé et l’accélération

(PLBR - RME et RME - IMP). Puisque cette séquence de rotations segmentaires autour de

l’axe transverse apparaît cruciale pour atteindre une vitesse de balle élevée, les joueurs de tennis

devraient se concentrer sur l’augmentation du moment cinétique de leur tronc lors du milieu

de l’armé (entre FMC et RME), de leur bras lors de la fin de l’armé (entre PLBR et RME),

de leur avant-bras lors de la fin de l’armé et l’accélération (entre PLBR et IMP) et de leur

"main+raquette" lors de l’accélération (entre RME et IMP). Les entraîneurs et les joueurs de

tennis doivent considérer à la fois la quantité et le timing des moments cinétiques segmentaires

pour améliorer la vitesse de balle au service.

4.4.5.1 Limites

Cette étude possède une limite. En effet, il existe une marge d’erreur quant aux valeurs obtenuesliée au fait que les joueurs professionnels ont tendance à modifier les caractéristiques de leur

raquette en alourdissant sa masse. Cela a pour conséquence de modifier la localisation du centre

de masse de la raquette ainsi que les moments d’inertie. Au sein de la population de joueurs

testés, seuls 3 joueurs ont modifié les caractéristiques de leur raquette. Pour le calcul du moment

cinétique de la raquette, nous avons tenu compte de la masse réelle de chaque raquette mais

pas de la position du centre de masse et des moments d’inertie réels mais de ceux fournis par

les constructeurs de raquette.

4.4.6 Recommandations pratiques aux entraîneurs et aux joueurs

4.4.6.1 Comment augmenter les valeurs de moments cinétiques du

tronc ?

Moment cinétique du tronc autour des axes transverse et antéropostérieur : le moment cinétique

du tronc lors du service dépend de l’amplitude des forces de réaction du sol et de la direction

de ces forces par rapport au centre de masse du joueur (Bahamonde, 2000; Zatsiorsky, 2002)

(Figure 4.9). Par conséquent, l’amplitude et la direction des forces de réaction du sol constituent

des leviers "techniques" que les serveurs doivent correctement actionner pour augmenter le

71


Figure 4.9 - Relations entre les forces de réaction du sol et le développement du moment

cinétique du tronc autour des axes transverse et antéropostérieur, adapté de Bahamonde (2000)

moment cinétique de leur tronc, et par conséquent la vitesse de leur balle au service.

Pour élever le moment cinétique du tronc autour de l’axe transverse, la force de réaction du sol

induite par l’appui arrière doit être la plus importante possible alors que l’appui avant fournit

un ancrage stable au sol (force horizontale de freinage vers l’arrière) autour duquel les rota-

tions du tronc vont s’enclencher. Pour augmenter la force de réaction verticale et l’explosivité

produites par la jambe arrière, nous conseillons aux entraîneurs d’exploiter des programmes d’en-

traînement de plusieurs semaines basés sur des exercices pliométriques sollicitant les membres

inférieurs (Markovic, 2007; Perez-Gomez et Calbet, 2013). Par ailleurs, les joueurs devraient

utiliser la technique de relais d’appuis pour laquelle il a été démontré que le serveur crée des

forces de réaction verticale et horizontale supérieures à la technique des appuis écartés, ce qui

augmente son moment cinétique du tronc autour de l’axe transverse et par conséquent la vitesse

de balle (Martin et al., 2012). Quelle que soit la technique utilisée par les joueurs, l’amplitude

de l’arabesque (remontée de la jambe arrière à la réception en fin de service) constitue un indi-

cateur directement observable par l’entraîneur qui renseigne de façon indirecte sur la quantité

de moment cinétique du tronc autour de l’axe transverse (Figure 4.10).

Figure 4.10 - Remontée de la jambe arrière lors de la réception du service au sol : "arabesque"

Concernant le moment cinétique antéropostérieur du tronc, il est le résultat de la poussée

excentrée produite par l’appui arrière par rapport au centre de masse lors de l’impulsion contre le

sol (Figure 4.9). Les entraîneurs doivent s’assurer que la position du pied arrière est correctement

72


placée par rapport à la hanche arrière, c’est-à-dire d’une façon telle que la poussée de l’appui

arrière vers le haut va permettre de "surélever" la hanche arrière par rapport à la hanche avant

et de faire tourner le tronc autour de l’axe antéropostérieur (Elliott et al., 2009) (Figure 4.11).

La bascule de la ligne des épaules et de la ligne des hanches, telle que présentée figure 4.11,

constitue un indicateur visuel fiable de la création du moment cinétique du tronc autour de l’axe

antéropostérieur.

Figure 4.11 - Moment cinétique du tronc autour de l’axe antéropostérieur. La photo de gauche

est un bon exemple : poussée de la jambe arrière, rotation antéropostérieure du tronc et bascule

des hanches et des épaules. La photo de droite met en évidence une poussée limitée de la jambe

arrière, un manque de rotation antéropostérieure du tronc et l’absence de bascule des hanches

et des épaules.

4.4.6.2 Comment augmenter les valeurs de moments cinétiques des

segments du membre supérieur ?

Le renforcement musculaire constituerait une voie possible d’amélioration des valeurs de moment

cinétique des segments du membre supérieur (bras, avant-bras, main+raquette). Un travail axé

sur le développement de la force explosive chez les serveurs pourrait, en effet, permettre d’aug-

menter les vitesses angulaires des segments du membre supérieur, et par conséquent le moment

cinétique. L’objectif du travail de développement de la force explosive consiste à mobiliser une

charge légère (comprise entre 5 et 30% de la contraction maximale concentrique) avec la plus

grande vitesse d’exécution possible (Quétin et Perrotte, 2006). Différentes méthodes peuvent

être utilisées pour atteindre cet objectif (utilisation de médecine-ball, d’appareils de muscula-

tion guidés ou à air comprimé). Afin d’améliorer les valeurs de moments cinétiques transverse

et antéropostérieur du tronc au cours du service, c’est principalement la force explosive des

abdominaux (grand droit et muscles obliques) qui doit être améliorée. Concernant le moment

cinétique du bras autour de l’axe transverse, il faut viser le développement de la force explosive

des muscles sous-scapulaire, grand pectoral, deltoïde antérieur et triceps. Le triceps est aussi

impliqué dans l’extension et le moment cinétique transverse de l’avant-bras. Enfin, en amélio-

rant la force explosive des muscles fléchisseurs du poignet (fléchisseurs radial et ulnaire du carpe,

long palmaire), on peut espérer augmenter le moment cinétique transverse de la main et de la

73


raquette avant l’impact.

4.5 Conclusion

Les buts de cette étude étaient (1) de définir les relations entre les moments cinétiques dessegments du haut du corps et la vitesse de balle chez des joueurs de tennis professionnels, (2)d’identifier les phases temporelles du service au cours desquelles ces relations sont particulière-ment fortes. Des corrélations significatives sont observées entre le moment cinétique du troncautour des axes transverse et antéropostérieure et la vitesse de balle pour les phases suivantes :milieu de l’armé (FMC - PLBR), fin de l’armé (PLBR - RME) et accélération (RME - IMP). Cesrésultats soulignent l’influence positive qu’exercent les rotations du tronc pour produire des vi-tesses de balle élevées. Les corrélations les plus fortes entre les moments cinétiques segmentairesautour de l’axe transverse et la vitesse de balle suivent une séquence temporelle d’enchaînement

segmentaire de type "proximo-distale". En identifiant les phases temporelles "clé" du service

au regard des relations entre moments cinétiques segmentaires et vitesse de balle, cette étude

devrait aider les entraîneurs à améliorer la performance du service de leurs joueurs.

74


Chapitre 5

Étude 2 : Analyse des contraintesarticulaires du membre supérieur lorsdu service au tennis : influence duniveau d’expertise sur l’efficience et les

risques de blessures chroniques


75


5.1 Introduction

Les blessures sportives chroniques peuvent résulter de l’interaction complexe entre divers facteurs

de risques tels que l’âge, le genre, des déséquilibres musculaires, le matériel utilisé, le nombre

de répétitions gestuelles durant les entraînements et les compétitions ou encore des contraintes

articulaires excessives (Bahr et Holme, 2003; Bartlett et Bussey, 2009; Kannus, 1997; Meeuwisse

et al., 2007). Parmi tous ces facteurs, les contraintes articulaires excessives (forces et moments

résultants) au niveau du membre supérieur sont perçues comme cruciales dans les mouvements

sportifs de type frappe ou lancer, car elles peuvent être à l’origine de microtraumatismes répétés,

responsables de l’apparition de blessures chroniques (Kibler, 1995; Kannus, 1997; Lintner et al.,

2008; Anderson et Alford, 2010). Il apparaît, en effet, logique de penser que les joueurs detennis soumis aux contraintes les plus élevées soient ceux qui risquent le plus de se blesser (Reid

et al., 2007). Cette théorie de longue date entre contraintes articulaires et blessures chroniques

a été récemment confirmée chez des joueurs de baseball professionnels (Anz et al., 2010). Il

a ainsi été rapporté que la hausse des contraintes à l’épaule et au coude était associée à une

augmentation des blessures au coude (Anz et al., 2010). Les blessures articulaires chroniques

concernent non seulement les joueurs professionnels mais aussi les joueurs amateurs, qu’ils soient

compétiteurs ou non (Jayanthi et al., 2005; Pluim et al., 2006; Abrams et al., 2012). Le tennis

est un sport qui attire des dizaines de millions de pratiquants dans le monde, et la majorité

d’entre eux sont amateurs. Pourtant, aucune étude n’a comparé les contraintes articulaires des

joueurs de différents niveaux d’expertise et ne s’est intéressée à leurs implications potentielles

dans le développement de pathologies chroniques fréquemment observées au tennis. Toutes les

études précédentes se sont centrées sur les joueurs professionnels (Elliott et al., 2003; Reid

et al., 2008). Par ailleurs, il a été suggéré qu’utiliser une technique de service juste et efficace

pourrait réduire les facteurs de risques de blessures (Elliott et al., 2003; Aguinaldo et al., 2007)

et améliorerait l’efficience (Aguinaldo et Chambers, 2009). Le serveur efficient est le joueur

capable de maximiser la vitesse de balle à moindre coût, c’est-à-dire en limitant le niveau de

contraintes articulaires subies (Aguinaldo et Chambers, 2009). Pour le moment, nous ne savons

pas si la technique de service des joueurs de tennis amateurs de bon niveau est moins efficiente

que celle des professionnels. Observer des différences de contraintes articulaires chez des joueurs

de divers niveaux de pratique peut être très instructif pour comprendre les risques de blessures

potentielles. Les buts de cette étude sont de comparer les contraintes articulaires à l’épaule, au

coude et au poignet et l’efficience du service chez des joueurs professionnels et des amateurs de

bon niveau (seconde série française) et de discuter leurs implications éventuelles dans l’apparition

de blessures chroniques du membre supérieur.


5.2.1 Participants

13 joueurs de tennis évoluant sur le circuit professionnel (âge : 24,4 ± 4,9 ans, taille : 1,86

± 0,09 m, masse : 80,5 ± 8,3 kg) (Tableau 5.1) et 7 joueurs régionaux, classés en seconde

série française (âge : 25,3 ± 7,3 ans, taille : 1,81 ± 0,04 m, masse : 70,1 ± 6,2 kg) (Tableau

5.2) ont participé volontairement à cette étude. Les joueurs professionnels possédaient tous

un classement du circuit ATP en simple (17ème, 88ème, 118ème, 147ème, 287ème, 498ème,

522ème, 921ème, 1421ème) ou en double (35ème, 36ème, 48ème, 210ème). Avant le début de

76


la capture de mouvement, chaque participant a été informé de la procédure expérimentale à venir.

Tous les joueurs étaient considérés comme en bonne santé, n’étaient pas blessés au moment de

l’expérimentation et n’avaient pas subi à ce jour d’intervention chirurgicale au niveau du bras

dominant. Un consentement écrit a été obtenu pour chaque joueur. L’étude a été approuvée

par le comité d’éthique du CHU de Rennes.

Sujets Age (ans) Taille (m) Masse (kg) D / G Classement ATP

1 31 1,93 90 Droitier 17

2 23 1,92 91 Droitier 88

3 25 1,96 78 Droitier 118

4 19 1,92 93 Gaucher 147

5 23 1,82 70 Droitier 287

6 18 1,89 75 Droitier 498

7 28 1,80 76 Gaucher 522

8 18 1,70 68 Droitier 921

9 18 1,81 76 Droitier 1421

10 30 1,80 79 Droitier 48*

11 28 1,81 76 Droitier 35*

12 27 2,02 90 Droitier 36*

13 30 1,85 84 Droitier 210*

Moy ± ET 24,4 ± 4,9 1,86 ± 0,09 80,5 ± 8,3 / /

Tableau 5.1 - Caractéristiques des joueurs professionnels de l’étude 2. * : classement en double

5.2.2 Protocole expérimental, capture de mouvement et vitesse de

balle

La description méthodologique de ces éléments est identique à celle présentée dans la section

4.2.4 de l’étude 1.

5.2.3 Valeurs maximales de contraintes articulaires

En plus des mesures de vitesse de balle pour chaque essai, 17 valeurs maximales de contraintes

articulaires à l’épaule, au coude et au poignet ont été calculées. Ces contraintes articulaires ont

été choisies car elles sont identifiées dans la littérature comme des indicateurs potentiels de

77


Sujets Age (ans) Taille (m) Masse (kg) D / G Classement FFT

1 40 1,76 65 Droitier 4/6

2 21 1,87 74 Gaucher 5/6

3 28 1,83 80 Droitier -2/6

4 27 1,81 71 Droitier 4/6

5 21 1,78 68 Droitier 1/6

6 21 1,85 72 Gaucher 4/6

7 19 1,79 61 Droitier 5/6

Moy ± ET 25,3 ± 7,3 1,81 ± 0,04 70,1 ± 6,2 / /

P 0,744 0,082 0,010* / /

Tableau 5.2 - Caractéristiques des joueurs amateurs de l’étude 2.* P<0,05 significativement dugroupe de joueurs professionnels

blessure articulaire chronique au cours de mouvements sportifs tels que le lancer au baseball oule service au tennis (Elliott et al., 2003; Fleisig et al., 1995, 1999). Le bras qui tient la raquettea été modélisé par une chaîne cinématique à 3 segments composée du bras, de l’avant-bras et

de la main/raquette. L’approche "top-down" de la dynamique inverse a été utilisée pour calculer

les forces et les moments articulaires résultants à partir des équations de Newton-Euler.

Les forces et les moments articulaires résultants ont d’abord été calculés dans le repère global etont ensuite été transformés dans les repères orthogonaux locaux propres à chaque articulation

(Figure 5.2).

Les moments d’inertie des raquettes ont été calculés pour chaque groupe de joueurs (profes-

sionnels et amateurs) en utilisant une méthodologie identique à celle présentée dans l’étude 1.

Toutes les valeurs de contraintes articulaires ont été calculées à l’aide de la version 6.5 du logi-

ciel Matlab (Mathworks, Natick, Massachussetts, USA). La masse des joueurs professionnels est

significativement supérieure à celle des joueurs amateurs et la taille tend à être différente entre

les deux groupes (Tableau 5.2). Par conséquent, pour faciliter la comparaison entre les groupes

et entre nos valeurs et celles de la littérature, les valeurs maximales de contraintes articulaires

ont été normalisées. En accord avec la littérature, les forces obtenues pour chaque sujet ont

été divisées par la masse du sujet en question (BW). Les moments ont été divisés par le produit

de la masse (BW) et de la taille (H) (Davis et al., 2009). Enfin, afin de mesurer "l’efficience"

du service, les valeurs normalisées de contraintes articulaires obtenues pour chaque essai ont

été divisées par la vitesse de balle atteinte lors de cet essai. Ces ratios indiquent la valeur de

contraintes que les articulations du membre supérieur (épaule, coude, et poignet) subissent par

kilomètre/heure de vitesse de balle générée (Davis et al., 2009).

78


Figure 5.2 - Représentation schématique des contraintes articulaires calculées à l’épaule, au

coude et au poignet


Pour simplifier l’interprétation des données et comparer nos résultats avec la littérature, le

mouvement de service a été divisé en phases temporelles (Figure 5.3). La phase de préparation

commence avec le début du mouvement (DM) et se termine avec le lancer de balle (LB). La

phase d’armé a lieu entre le lancer de balle (LB) et la rotation maximale externe de l’épaule

(RME). La phase d’accélération se déroule entre la rotation maximale externe de l’épaule (RME)

et l’impact (IMP). Entre l’impact (IMP) et la rotation maximale interne (RMI) de l’épaule a

lieu la phase de décélération. Enfin, la phase d’accompagnement est comprise entre la rotation

maximale interne du bras (RMI) et la fin du service où le joueur se réceptionne au sol (FIN).

5.2.5 Questionnaire de blessures

D’après Krosshaug et al. (2005), le couplage de l’analyse du mouvement et de l’enregistrementdes blessures est une approche intéressante pour investiguer la relation entre la biomécanique

d’un mouvement sportif particulier mesurée lors d’une analyse en laboratoire et les facteurs de

risques de blessures qui lui sont associés. Dans cette perspective, un questionnaire a été utilisé

pour relever toutes les blessures liées à la pratique du tennis pour un joueur donné pendant la

période de 2 ans (2 saisons sportives) suivant la capture du mouvement. Dans ce questionnaire,

79


Figure 5.3 - Évènements-clé et phases temporelles du service

les joueurs étaient invités à répondre à la question suivante : avez-vous rencontré des blessuresqui vous ont empêché de jouer à 100 %? Puis les joueurs devaient rapporter le nombre de

blessures, le nom de la blessure, le type de blessures (chronique ou traumatique), la région

anatomique touchée par la blessure (articulation ou segment), la gravité de la blessure et les

coups du tennis affectés par la blessure. Les joueurs ont reçu des informations écrites précisant

la définition du terme de blessure et la manière dont ils devaient rapporter leurs blessures dans

le questionnaire. Afin de limiter les biais inhérents aux questionnaires (mémoire sélective, in-

terprétation personnelle) et de vérifier les informations rapportées par les joueurs professionnels

eux-mêmes, certains entraîneurs, kinésithérapeutes du circuit ATP et le site tennisinsight.com

(qui répertorie les abandons des joueurs professionnels en match officiel pour cause de blessure)

ont été consultés.

5.2.6 Définitions autour du concept de blessure

Dans cette étude, le terme de blessure a été choisi en accord avec la définition proposée par

un groupe d’experts en épidémiologie du tennis (Pluim et al., 2009). Il était défini comme

toute manifestation ou complainte physique ressentie par un joueur qui survient ou fait suite

à un entraînement ou un match de tennis, quels que soient les soins médicaux nécessaires et

le durée d’arrêt de la pratique du tennis (Pluim et al., 2009). La gravité de la blessure était

classée en fonction du nombre de jours écoulés entre le début de la blessure et le retour à100% à l’entraînement et en compétition : minimale (1 à 3 jours), faible (4 à 7 jours), modérée

(8 à 28 jours), sévère (>28 jours - 6 mois), à long terme (> 6 mois) (Pluim et al., 2009).Le caractère "brutal ou aigu" était confirmé quand la blessure était causée de façon soudaine

par un traumatisme alors que la blessure "chronique" était définie comme une blessure non

causée par un traumatisme, avec une survenue graduelle dans le temps et une augmentation

progressive de l’intensité (Taimela et al., 1990). Les définitions concernant la localisation et le

type des blessures étaient celles proposées par Pluim et al. (2009). Certains joueurs n’étaient

pas capables de donner la définition médicale de leur blessure. Par conséquent, en accord avec

la littérature, le terme de "tendinopathie" a été choisi pour désigner les blessures articulaires

chroniques, combinant douleurs et diminution de performance, causées par une dégénération

et/ou une inflammation des structures tendineuses, sans pour autant connaître précisément les

mécanismes ou le nom de la pathologie en question (Seitz et al., 2011).

80


5.3 Analyses statistiques

Les valeurs moyennes et les écarts-types (cinq essais par joueur) ont été calculés pour chacune

des variables. En fonction de la normalité des données, des tests T de Student ou des tests de

Mann Whitney pour échantillons non appariés ont été utilisés pour comparer les données entre

joueurs professionnels et amateurs. Le niveau de significativité a été fixé à P < 0,05 (SigmaStat

3.1, Jandel Corporation, San Rafael, CA, USA). Les "effect size" (tailles des effets) ont été

calculés pour renseigner la taille des effets statistiques observés et définis comme petits pour r

> 0,1, moyens pour r > 0,3 et importants pour r > 0,5 (Cohen, 1988). Selon Bahr et Holme

(2003), le test de chi-deux est un moyen statistique qui permet de vérifier l’effet d’une variable

qualitative sur les risques de blessure. Toutefois, dans le cas de faibles effectifs, il est préférable

d’utiliser un test exact de Fisher (Field, 2011). Par conséquent, un test exact de Fisher a été

réalisé pour déterminer l’effet du niveau de pratique (professionnel vs. amateur) sur le taux des

blessures chroniques articulaires du membre supérieur. A partir des données épidémiologiques,

un risque relatif (RR) (Hopkins et al., 2007) a été calculé pour mesurer le risque de survenue de

blessure articulaire chronique au niveau du membre supérieur entre les deux groupes de joueurs.

5.4 Résultats

5.4.1 Contraintes articulaires maximales

Les valeurs maximales de contraintes articulaires sont présentées dans le tableau 5.3. Les ré-

sultats révèlent que 5 des 17 paramètres analysés durant le service sont significativement diffé-

rents entre les groupes testés (professionnels et amateurs). Les forces antérieure et inférieure à

l’épaule, le moment d’abduction horizontale de l’épaule, la force médiale au coude sont signifi-

cativement plus élevées chez les amateurs. Des "effect size" larges ou moyens ont été calculés

pour ces paramètres. La force proximale à l’épaule est, au contraire, significativement supérieure

chez les professionnels. Cependant, ce dernier résultat doit être traité avec précaution puisqu’un

"effect size" très limité (r = 0,082) a été calculé pour cette contrainte articulaire particulière.

Les autres valeurs de contraintes articulaires ne diffèrent pas significativement entre les deux

groupes de joueurs de tennis (P > 0,05).

5.4.2 Efficience du service

La vitesse de balle est significativement plus rapide chez les joueurs professionnels (177,1 ± 15,9

km·h−1) par rapport aux amateurs (143,1 ± 14,4 km·h−1) (P < 0,001) (r = 0,726). Tous les

paramètres relatifs à l’efficience du service sont significativement meilleurs (plus faibles) chez lesprofessionnels que chez les amateurs (P < 0,01, Tableau 5.4). Cela signifie que les articulationsdu membre supérieur des joueurs professionnels subissent des valeurs inférieures de contraintes

par km·h−1de vitesse de balle générée durant le service. Pour la majorité de ces paramètres

d’efficience, des "effect size" larges ou moyens ont été obtenus.

81


Phase PRO AMA P r

2ndesrie

Forces à l’épaule

(N/BW)

Force inférieure Décélération 2,9 ± 0,6 4,0 ± 0,8*** <0,001 0,619

Force antérieure Armé 2,8 ± 0,6 3,2 ± 0,6** 0,003 0,327

Force proximale Accélération 5,4 ± 0,9 5,2 ± 1,0 0,320 0,101

Moments à l’épaule

(Nm/BW*H)

Moment de rotation interne Armé 0,36 ± 0,09 0,33 ± 0,08 0,224 0,156

Moment d’adduction horizontale Armé 0,55 ± 0,12 0,54 ± 0,12 0,629 0,069

Moment d’abduction horizontale Décélération 0,19 ± 0,06 0,23 ± 0,06** 0,002 0,372

Moment d’adduction Décélération 0,49 ± 0,9 0,51 ± 0,09 0,401 0,085

Forces au coude

(N/BW)

Force antérieure Accélération 1,6 ± 0,3 1,7 ± 0,5 0,755 0,041

Force médiale Armé 2,4 ± 0,5 2,7 ± 0,5** 0,006 0,276

Force proximale Décélération 5,4 ± 1,1* 5,3 ± 0,9 0,026 0,082

Moments au coude

(Nm/BW*H)

Moment de flexion Accélération 0,20 ± 0,06 0,20 ± 0,05 0,701 0,039

Moment de varus Armé 0,38 ± 0,09 0,35 ± 0,08 0,218 0,158

Forces au poignet

(N/BW)

Force antérieure Accélération 2,3 ± 0,6 2,5 ± 0,4 0,274 0,160

Force proximale Accélération 0,9 ± 0,2 1,0 ± 0,3 0,135 0,254

Force médiale Décélération 3,4 ± 0,7 3,6 ± 0,6 0,240 0,167

Moments au poignet

(Nm/BW*H)

Moment de flexion Armé 0,16 ± 0,04 0,15 ± 0,02 0,670 0,068

Moment de déviation radiale Accélération 0,14 ± 0,05 0,14 ± 0,04 0,853 0,019

Tableau 5.3 - Valeurs maximales de contraintes articulaires (moyenne ± écart-type). *** :

P<0,001, ** : P<0,01, * : P<0,05. r : effect size, PRO : professionnels, AMA : amateurs, N :

newton, BW : masse, H : taille.

82


Efficience PRO AMA P r

2ndesrie

Forces à l’épaule/Vballe .10−2 .10−2

Force inférieure 0,02 ± 0,00 0,03 ± 0,01*** <0,001 0,794

Force antérieure 0,02 ± 0,00 0,02 ± 0,00*** <0,001 0,652

Force proximale 0,03 ± 0,05 0,04 ± 0,01*** <0,001 0,674

Moments à l’épaule/Vballe

Moment de rotation interne 0,20 ± 0,05 0,23 ± 0,05** 0,005 0,280

Moment d’adduction horizontale 0,31 ± 0,05 0,38 ± 0,08*** <0,001 0,574

Moment d’abduction horizontale 0,11 ± 0,03 0,16 ± 0,04*** <0,001 0,574

Moment d’adduction 0,28 ± 0,04 0,36 ± 0,04*** <0,001 0,655

Forces au coude/Vballe


Force médiale 0,01 ± 0,00 0,02 ± 0,00*** <0,001 0,662

Force proximale 0,03 ± 0,01 0,04 ± 0,01*** <0,001 0,479

Moments au coude/Vballe

Moment de flexion 0,11 ± 0,03 0,14 ± 0,03*** <0,001 0,457

Moment de varus 0,21 ± 0,05 0,24 ± 0,05** 0,002 0,438

Forces au poignet/Vballe


Force proximale 0,01 ± 0,00 0,01 ± 0,00*** <0,001 0,290

Force médiale 0,02 ± 0,00 0,03 ± 0,00*** <0,001 0,588

Moments au poignet/Vballe

Moment de flexion 0,09 ± 0,02 0,11 ± 0,02*** <0,001 0,376

Moment de déviation radiale 0,08 ± 0,03 0,10 ± 0,03*** <0,001 0,318

Tableau 5.4 - Valeurs d’efficience du service (moyenne ± écart-type). *** : P<0,001, ** :P<0,01, * : P<0,05, PRO : professionnels, AMA : amateurs.

5.4.3 Blessures

Les résultats généraux fournis par les questionnaires en lien avec les blessures liées à la pratique

du tennis sont présentés dans le tableau 5.5. La figure 5.4 présente les différentes régions

anatomiques touchées par ces blessures. L’ensemble des joueurs a rapporté 34 blessures au

cours des 24 mois ayant suivi la capture de mouvement. Les résultats révèlent que 84,6 %

des joueurs professionnels se sont blessés au cours cette période alors que c’est le cas detous (100 %) les amateurs. Pour chaque groupe de joueurs, 6 blessures articulaires chroniques

83


PRO AMA Tous

Joueurs blessés (n,%) 11 (85 %) 7 (100 %) 18 (90 %)

Nombre total de blessures 24 10 34

Blessures chroniques (épaule, coude, poignet) 6 6 12

Joueurs blessés (épaule, coude, poignet) (n,%) 5 (39%) 6 (86%) 11 (55%)

Tableau 5.5 - Récapitulatif du nombre de joueurs blessés et du nombre de blessures articulaires

chroniques du membre supérieur dominant

du membre supérieur dominant (épaule, coude ou poignet) ont été rapportées. 38,5 % des

professionnels ont rencontré une blessure de ce type alors que ce pourcentage est de 85,7 %

chez les joueurs amateurs. Chez les amateurs, deux tendinites de la coiffe des rotateurs et une

"SLAP lésion de type 2" de l’épaule ont été rapportées. Les professionnels se sont plaints de

deux tendinites de la coiffe des rotateurs et d’une déchirure du labrum. Concernant le coude,

les joueurs blessés ont expliqué avoir souffert de "tennis - elbow" avec des douleurs surtout

au niveau médial chez les amateurs et au niveau latéral chez les professionnels. Un test exact

de Fisher révèle que le niveau de pratique "2nde série amateur" tend à augmenter le risque deblessures chroniques articulaires du membre supérieur (P = 0,070). Le risque relatif de survenue

de blessures chroniques articulaires du membre supérieur est 2,2 fois plus élevé chez les joueurs

de 2nde série que chez les professionnels.

Figure 5.4 - Localisation anatomique des blessures rapportées. Nombre de joueurs blessés, (%

de joueurs blessés dans cette région). Poignet* : poignet non dominant.

5.5 Discussion

Les buts de cette étude étaient de comparer les contraintes articulaires de l’épaule, du coude

et du poignet et l’efficience du service entre des joueurs professionnels et des amateurs de

84


2nde série française et de discuter leur implication potentielle dans l’apparition de blessures

chroniques du membre supérieur. Dans la littérature scientifique, les contraintes articulaires au

cours de mouvements sportifs sont généralement exploitées pour prédire les risques potentiels

de blessures en associant les valeurs maximales de contraintes et certaines blessures chroniques

connues (Atwater, 1979; Fleisig et al., 1995, 1996). Au regard de cette conception, nos résultats

apparaissent instructifs pour le service au tennis. Puisque les compétiteurs amateurs sont sujets

à des contraintes élevées au niveau de l’épaule et du coude, qui sont perçues comme des

facteurs de risques de blessures, nos résultats suggèrent que leur technique de service les expose

à un risque supérieur de blessures articulaires chroniques, par rapport à celui encouru par les

joueurs professionnels. Cette hypothèse est confirmée par les résultats issus des questionnaires

de blessures qui montrent que le niveau de pratique amateur tend à augmenter ce risque. 42,8

% de notre population de joueurs amateurs ont souffert de blessures à l’épaule et au coude

pendant la période d’enquête contre respectivement 23,1 % et 15,4 % des professionnels.

5.5.1 Contraintes articulaires et risques de blessures de l’épaule

5.5.1.1 Forces antérieure et inférieure

Il a été rapporté qu’une hausse de force antérieure à l’épaule au cours de la phase d’armé

est directement associée à des pathologies au niveau des structures ligamentaires (Whiteley,

2007). La répétition des forces antérieures à l’épaule lors de mouvements de lancer ou de frappe

au dessus de l’épaule est responsable de l’apparition d’une laxité de l’épaule, aboutissant à

une translation excessive de la tête humérale et à une amplitude trop importante de rotation

externe. Cette laxité acquise est généralement associée à des douleurs, des sensations d’inconfort

au cours de la phase d’armé (Braun et al., 2009) et peut conduire au syndrome d’épaule instable

et "conflictuelle" (Boileau et al., 2011). Les forces de cisaillement qui apparaissent au cours

des mouvements de lancer ou de frappe au-dessus de l’épaule favorisent l’apparition du conflit

postéro-supérieur où la coiffe des rotateurs entre en contact avec la partie postéro-supérieure

du labrum (Fleisig et al., 1995; Sonnery-Cottet et al., 2002). Nos valeurs supérieures de force

inférieure et antérieure à l’épaule chez les joueurs amateurs amènent à penser que les risques

de laxité pathologique à l’épaule et de lésions au niveau du labrum glénoïdien sont augmentés

pour ce groupe par rapport aux professionnels au cours de la phase d’armé. De plus, McLeod et

Andrews (1986) ont décrit le phénomène de "shoulder grinding factor" qui cause la dégénération

du labrum. La combinaison de la force proximale à l’épaule, de la rotation interne du bras et de

la translation de la tête humérale induite par la force antérieure à l’épaule peut causer un fort

écrasement du labrum entre la tête humérale et le bord du bourrelet glénoïdien. Ce phénomène

aboutit à des lésions du labrum (Andrews et al., 1991). Les joueurs amateurs semblent encourir

un risque important de ce genre de blessures à l’épaule, puisqu’ils présentent une force proximale

à l’épaule identique à celle des professionnels mais une force antérieure à l’épaule supérieure

(Tableau 5.3).

5.5.1.2 Moment d’abduction horizontale

Les blessures de la coiffe des rotateurs résultent généralement de micro-déchirures qui appa-

raissent quand les muscles de la coiffe des rotateurs se contractent pour résister à la distraction,

à l’adduction horizontale et à la rotation interne de l’épaule au cours de la phase de décélération

85


du bras (Fleisig et al., 1999). Dans la mesure où les amateurs produisent une force proximaleà l’épaule identique mais un moment d’abduction horizontal supérieur à celui des professionnels(Tableau 5.3), ils encourent un risque plus élevé de blessures de la coiffe des rotateurs, parfoisassociées à un conflit postéro-supérieur.

5.5.2 Contraintes articulaires et risques de blessures du coude

5.5.2.1 Moment de varus

Les joueurs amateurs et les professionnels génèrent des valeurs maximales de moment de varus ducoude similaires au cours de la phase d’armé (Tableau 5.3). Par conséquent, ces deux groupessemblent encourir un risque identique de blessures chroniques du coude, telles que celles quitouchent le ligament collatéral ulnaire ou les lésions ostéochondrales du capitellum (Eygendaalet al., 2007). La combinaison du moment de varus avec l’extension du coude au cours duservice peut produire le syndrome de valgus extension chez les joueurs professionnels et amateurs(Wilson et al., 1983; Eygendaal et al., 2007). Ce syndrome peut entraîner des excroissancesosseuses (ostéophytes) au niveau postérieur et postéro-médial de la pointe de l’olécrane et deschondromalacies (pathologies de ramollissement du tissu cartilagineux) (Atwater, 1979).

5.5.2.2 Force médiale

La hausse de force médiale observée au niveau du coude chez les joueurs amateurs pendant laphase d’armé augmente probablement le risque de blessures ulno-humérales dans cette popu-lation par rapport aux professionnels. Sous l’effet de cette force médiale, l’olécrane a tendanceà être compressé contre la trochlée postéromédiale et la fosse olécrânienne de l’humérus. Cephénomène peut induire des ostéophytes au niveau postéro-médial, des fractures de fatiguede l’olécrane ou encore des dégénérations du cartilage au niveau du coude (Cain et al., 2003;Anderson et Alford, 2010). Nos résultats peuvent être mis en relation avec diverses donnéesépidémiologiques portant sur les joueurs de tennis. De façon intéressante, Kamien (1988) a rap-porté une prévalence relativement élevée des douleurs au niveau de la partie médiale du coude(30 %) chez des joueurs de club australiens. La proportion des joueurs ayant admis avoir souffertdu coude pendant leur carrière varie entre 20 et 47 % dans les études impliquant des amateurs(Priest et al., 1977; Chard et Lachmann, 1987; Jayanthi et al., 2005) alors que ce pourcentagesemble inférieur chez les joueurs élites et professionnels (10,9 %) (Winge et al., 1989). Lesrésultats issus de nos questionnaires concernant les blessures du coude sont en accord avecceux rapportés dans la littérature : ce type de blessures concerne 42,8 % de nos amateurs et15,4 % des professionnels.

5.5.2.3 Force proximale

Les joueurs professionnels présentent des valeurs de force proximale au coude significativementsupérieures à celles des amateurs (Tableau 5.3). Cette force proximale au coude, générée lelong de la partie radiale du coude au cours de la phase de décélération pourrait conduire audéveloppement de lésions ostéochondrales ou d’ostéochondrites dissécantes (nécrose osseuse ou

86


cartilagineuse) au niveau du capitulum de l’humérus (Anderson et Alford, 2010) chez les joueurs

professionnels. Cependant, l’interprétation de ce dernier résultat doit être traité avec précaution

puisque l’"effect size" associé est très petit. Nos résultats encouragent à mener des études

complémentaires sur le service avec des buts différenciés selon le niveau de pratique des joueurs

de tennis. Ainsi, une attention particulière doit être dirigée vers la phase de décélération après

l’impact pour identifier les facteurs mécaniques responsables de la hausse de force proximale au

coude chez les professionnels. Inversement, l’attention doit être focalisée sur la phase d’armé

chez les joueurs amateurs pour analyser les facteurs mécaniques qui tendent à élever la force

médiale au coude dans cette population.

5.5.3 Contraintes articulaires et risques de blessures du poignet

Cette étude est la première à fournir des données à propos des contraintes articulaires au niveau

du poignet pendant le service au tennis. Les valeurs obtenues de forces et de moments dans cette

étude sont supérieures à celles observées pour le coup droit (Bahamonde et Knudson, 2003)

et suggèrent que le service est un mouvement à risque pour le poignet. En effet, la plupart

des douleurs au poignet apparaissent avec la répétition de contraintes induites par des forces

de cisaillement, de compression et par des rotations excessives (Rettig, 1994). Les résultats

suggèrent que les amateurs encourent des risques identiques de ténosynovite, de lésions du

complexe triangulaire fibro-cartilagineux et de conflit ulno-carpien par rapport aux professionnels

car les deux groupes subissent des niveaux de forces et de moments au poignet similaires. Ces

résultats sont en accord avec nos données épidémiologiques : un seul joueur professionnel s’est

plaint d’une blessure chronique au niveau de son poignet dominant. Ils concordent aussi avec la

littérature qui rapporte de faibles pourcentages de blessures du poignet à la fois chez les joueurs

élites (10 %) (Winge et al., 1989) et chez les compétiteurs amateurs (6 - 7 %) (Chard et

Lachmann, 1987; Jayanthi et al., 2005).

5.5.4 Efficience du service

Il a été suggéré dans la littérature qu’une technique de service "efficiente" pourrait permettre à

un joueur de maximiser la vitesse de balle tout en limitant les valeurs de contraintes articulaires,

et donc avec un risque de blessure réduit (Aguinaldo et Chambers, 2009; Ellenbecker et Roetert,

2003). Les résultats de cette étude montrent que les joueurs amateurs sont moins "efficients"

puisqu’ils surchargent leurs articulations et atteignent des vitesses de balle significativement

inférieures aux professionnels. Selon Davis et al. (2009), les paramètres d’efficience peuvent

nous permettre de mieux comprendre l’effet de la biomécanique sur la longévité de la carrière

des sportifs. Pouvoir diminuer les contraintes articulaires pour une vitesse de balle donnée per-

mettrait de réduire les microtraumatismes répétés à l’épaule, au coude et au poignet tout au

long des années de pratique du tennis. On peut supposer que la moins bonne efficience mesurée

chez les joueurs amateurs est en lien avec une mauvaise exploitation mécanique de la chaîne

cinématique lors du service. Une mauvaise coordination motrice pourrait conduire à augmenter

les contraintes articulaires au sein de la séquence de mouvements (Kibler, 1995; Lintner et al.,

2008; Van der Hoeven et Kibler, 2006) par un phénomène de "catch-up" ou "rattrapage" qui

interviendrait quand le serveur tente de compenser une perturbation de la chaîne cinématique en

surchargeant les articulations (Lintner et al., 2008). Il est envisageable que ce principe s’applique

87


aux amateurs. Différentes hypothèses d’"erreurs techniques" au sein de la chaîne cinématique

pourraient expliquer la hausse de contraintes articulaires observée chez les joueurs régionaux. Il

a, en effet, été démontré qu’une action de jambes limitée lors du service réduit la vitesse de balle(Girard et al., 2005, 2007) et augmente les contraintes (forces et moments) à l’épaule et au

coude (Elliott et al., 2003). De la même façon, Elliott et al. (2003) ont mis en évidence qu’une

préparation abrégée ou compacte entraîne une augmentation de la force antérieure à l’épaule

lors de la phase d’armé du service. Ainsi, pour prévenir les blessures chroniques de l’épaule et

du coude chez les joueurs amateurs, les entraîneurs doivent être attentifs à leur enseigner une

action de jambes complète et explosive ainsi qu’une préparation complète. Cependant, tous les

facteurs mécaniques responsables de l’augmentation des contraintes articulaires ne sont pas en-

core bien connus pour le service au tennis. Pourtant, il a été démontré que de faibles variations

dans le timing et la cinématique peuvent réduire la performance et augmenter les valeurs de

contraintes articulaires et par conséquent les risques de blessures chroniques au baseball (Whi-

teley, 2007; Fortenbaugh et al., 2009). La plupart des résultats obtenus pour le pitch au baseball

pourrait peut-être être transférée au service au tennis en raison des caractéristiques mécaniques

semblables entre ces deux mouvements sportifs. Par conséquent, des futures recherches testant

les relations entre variables cinématiques, temporelles, contraintes articulaires et vitesse de balle

sont nécessaires pour comprendre où et quand se situent les erreurs biomécaniques au niveau

du service des joueurs amateurs comparé à celui des professionnels.

5.5.5 Limites

Il convient de garder à l’esprit que les blessures chroniques rapportées dans cette étude ne sont

sans doute pas seulement causées par des contraintes articulaires excessives mais peuvent être le

résultat de l’interaction de ces contraintes avec d’autres facteurs de risques tels que le matériel

utilisé ou encore le nombre de répétitions au cours des entraînements et des compétitions

(Kannus, 1997; Hjelm et al., 2012; Creveaux et al., 2012). Les résultats de notre étude montrent

que les professionnels maîtrisent une technique de service moins traumatisante pour le membre

supérieur car ils présentent des valeurs de contraintes articulaires inférieures ou similaires à

celles des amateurs : ce qui a pour conséquence de réduire leur risque de blessures chroniques

articulaires au niveau de l’épaule, du coude ou du poignet. Par ailleurs, la collecte des données

en lien avec les blessures a, en effet, été limitée à une période de deux saisons sportives. Dans

la mesure où la quantité de pratique et de répétitions du geste de service est difficile à mesurer

précisément pour chaque joueur, notre étude n’en tient pas compte. De plus, la finesse des

données quant à la nature précise des blessures s’avère limitée. Si tous les joueurs connaissaient

la région anatomique blessée (exemple : épaule), ils n’étaient pas toujours à même de nous

fournir le nom exact de la blessure avec précision (exemple : SLAP lésions). Enfin, le faible

nombre de sujets ayant participé à cette étude et par conséquent, le faible nombre de blessures

enregistrées constituent une limite au niveau de la puissance des tests statistiques.


D’après nos résultats, les phases d’armé et de décélération au cours desquelles les amateurs

présentent des valeurs élevées de contraintes articulaires à l’épaule, sont des périodes cruciales

qui nécessitent une attention particulière de la part des entraîneurs pour éviter les blessures

88


chroniques de l’épaule qui sont relativement fréquentes chez les joueurs de club (Chard et

Lachmann, 1987; Jayanthi et al., 2005; Priest et al., 1980a,b).

Au niveau du coude, alors que la phase d’armé semble être la plus traumatisante chez les

amateurs, les entraîneurs doivent surtout se concentrer sur la phase de décélération chez les

joueurs professionnels pour éviter les risques de blessures. En accord avec les résultats d’Elliott

et al. (2003), nous encourageons les joueurs à exploiter une flexion de jambes importante (80

± 10˚) et explosive (vitesse angulaire d’extension du genou arrière autour de 550 - 600˚·s−1)

ainsi qu’une préparation complète au service afin d’améliorer la vitesse de balle et de limiter les

contraintes articulaires à l’épaule et au coude.

5.6 Conclusion

A partir de captures du mouvement de service, cette étude fournit une comparaison des contraintes

articulaires au niveau du membre supérieur (épaule, coude, poignet) entre deux groupes de

joueurs de tennis avec différents niveaux de pratique (professionnels et joueurs amateurs de

2nde série française). Elle apporte aussi des données épidémiologiques suite à un relevé des

blessures subies par les joueurs dans une période de 24 mois après la capture de mouvement.

Les joueurs amateurs démontrent une vitesse de balle inférieure mais des valeurs maximales de

contraintes articulaires identiques ou significativement supérieures à celles des professionnels. En

conséquence, les résultats suggèrent que la technique de service des amateurs les expose à des

risques supérieurs de blessures chroniques articulaires du membre supérieur, ce que confirme nos

données épidémiologiques. Les phases d’armé et d’accélération, au cours desquelles les amateurs

sont soumis à des contraintes articulaires excessives, constituent des périodes cruciales qui né-

cessitent une attention particulière de la part des entraîneurs pour éviter les blessures chroniques

articulaires, particulièrement au niveau de l’épaule et du coude. La moins bonne efficience desamateurs observée dans cette étude, par rapport aux professionnels, pourrait être le résultat

de l’utilisation d’une technique de service moins efficace qui tend à surcharger les articulations.

D’autres études sont nécessaires pour clairement identifier les facteurs pathomécaniques chez

les joueurs amateurs. Enfin, pour aller plus loin dans l’analyse de la relation entre contraintes

articulaires et blessures chroniques, il serait intéressant de comparer les contraintes articulaires

subies entre les joueurs blessés et les joueurs "sains".

89


90


Chapitre 6

Étude 3 : Identification des facteurstemporels pathomécaniques au cours duservice au tennis


91


6.1 Introduction

Améliorer la performance et réduire les risques de blessures des joueurs sont les deux principales

préoccupations des entraîneurs de tennis (Elliott, 2006). Toute variable cinématique ou tem-

porelle qui augmente significativement les valeurs de contraintes articulaires sans augmenter la

vitesse de balle est qualifiée de "pathomécanique" dans la littérature (Fortenbaugh et al., 2009).

En effet, des erreurs techniques et temporelles, même mineures, répétées de façon importante

tout au long d’un entraînement, d’un match, d’une saison, ou d’une carrière sportive, pourraientaffecter la performance, augmenter les contraintes articulaires et provoquer des pathologies

articulaires chroniques (Kannus, 1997; Kibler et Thomas, 2012). A l’inverse, il a été suggéré

qu’une technique gestuelle "temporellement" juste permettrait aux sportifs d’atteindre une per-

formance maximale avec un risque de blessure limité (Fleisig et al., 1996). A titre d’exemple,

on considère au baseball que le lancer le plus efficace et le moins traumatisant est autant lié

au timing correct de la séquence des mouvements segmentaires impliqués qu’à la qualité des

mouvements eux-mêmes (Davis et al., 2009). Au sein de cette séquence, le timing des rotations

du tronc est crucial car c’est un segment qui contribue de façon considérable à la création de

l’énergie mécanique et du moment cinétique du corps dans les habiletés sportives de lancer ou de

frappe au-dessus de l’épaule (Bahamonde, 2000; Joris et al., 1985; Shimada et al., 2004) et peut

affecter la performance du service au tennis (Bahamonde, 2000). Par conséquent, différentes

études ont analysé l’influence du timing de la rotation longitudinale du tronc sur les contraintes

articulaires du membre supérieur lors du lancer au baseball (Aguinaldo et al., 2007; Wight et al.,

2004). De plus, la différence de timings entre l’instant où l’épaule passe de l’abduction à l’ad-

duction horizontale et l’instant où elle vient se positionner dans des angles extrêmes de rotation

externe lors de la phase d’armé, pourrait affecter l’articulation de l’épaule (Whiteley, 2007)

en causant un phénomène d’hyperangulation (Jobe et Pink, 1996). Le phénomène d’hyperan-

gulation a lieu quand l’épaule est en position de rotation externe, d’abduction et d’abduction

horizontale (Limpisvasti et al., 2007) (Figure 6.2). Il est responsable de nombreuses blessures

chroniques observées pour les mouvements de frappe ou de lancer au-dessus de l’épaule, tels

que les problèmes d’hyperlaxité acquise ou de conflits de la coiffe des rotateurs (Mihata et al.,

2010).

Figure 6.2 - Comparaison de l’épaule en position de rotation externe et d’abduction horizontale

"hyperangulation" (à gauche) ou en position de rotation externe et d’adduction horizontale (à

droite) lors du lancer au baseball, d’après Whiteley (2007).

S’il a été mis en évidence qu’une poussée de jambes limitée diminue la vitesse de balle (Girard

et al., 2005, 2007) et augmente les contraintes articulaires estimées à l’épaule et au coude lors

92


du service (Elliott et al., 2003), aucune étude n’a identifié de facteurs "pathomécaniques" en

analysant l’effet de variables temporelles (tels que les timings de rotations du tronc, d’abduction

horizontale et de rotation externe de l’épaule) sur les contraintes articulaires et la vitesse de balle.Déterminer les variables temporelles qui surchargent les articulations du membre supérieur peutamener les joueurs à corriger les erreurs techniques "pathomécaniques" de leur mouvement

de service qui sont susceptibles de les exposer à l’apparition de blessures chroniques et à laréduction de la vitesse de balle. Les buts de cette étude sont : (a) de mesurer l’influence devariables temporelles sur la vitesse de balle et les contraintes articulaires du membre supérieurpour identifier des facteurs "pathomécaniques" lors du service ; et (b) de valider ces facteurs

"pathomécaniques" en comparant des joueurs "sains" et des joueurs blessés.


6.2.1 Participants

Les participants de l’étude 3 sont les mêmes que ceux de l’étude 2.


La description méthodologique de la capture des mouvements de service, de la mesure de la

vitesse de balle, des calculs de contraintes articulaires, du questionnaire de blessures est identique

à celle présentée dans l’étude 2.

6.2.3 Informations démographiques et matérielles

Divers facteurs de risque pouvant potentiellement interagir avec les facteurs "pathomécaniques"

et les contraintes articulaires pour contribuer à la création de blessures chroniques ont étéanalysés. Ils incluent des informations démographiques (taille, poids, indice de masse corporelle),les caractéristiques de la raquette (masse, moments d’inertie) et le nombre moyen de matchsofficiels disputés par an (simples et doubles). Pour chaque joueur, le nombre de matchs officielsdisputés au cours des deux années écoulées après la capture de mouvements a été récupéré grâce

à différents sites internet répertoriant le palmarès de chacun des joueurs (www.itftennis.com pour

les joueurs professionnels et www.fft.fr pour les joueurs amateurs). Cette information nous a

permis de calculer la valeur moyenne de matchs officiels disputés par an pour chaque joueur. Lescaractéristiques de la raquette de chaque joueur ont été calculées tel que présenté dans l’étude1.

93


6.2.4 Variables temporelles

Plusieurs variables temporelles concernant les timings d’apparition des vitesses angulaires maxi-

males en lien avec le segment du tronc (rotation longitudinale du pelvis, rotation longitudinale

du haut du torse, rotations transverse et antéropostérieure du tronc) ont été calculées (Figure

6.3). Ces variables temporelles ont été choisies car elles représentent dans la littérature des

"fenêtres théoriques" pour le transfert d’énergie depuis les membres inférieurs jusqu’au membre

supérieur et à la raquette (Stodden et al., 2005).

Figure 6.3 - Représentation des rotations du tronc

Pendant les phases d’armé et d’accélération du service, le bras passe de l’abduction horizontale

à l’adduction horizontale et évolue dans le même laps de temps vers des angles extrêmes de

rotation externe. La différence de timings entre l’instant où l’épaule passe de l’abduction à l’ad-

duction horizontale et l’instant où l’angle de l’épaule excède 90˚de rotation externe a été choisie

comme variable temporelle car elle permet d’appréhender le phénomène d’hyperangulation de

l’épaule. Une valeur positive indique que l’instant où l’épaule passe en adduction horizontale a

lieu après l’instant où l’épaule dépasse 90˚de rotation externe (Figure 6.4). Une valeur négative

indique que l’instant où l’épaule passe en adduction horizontale précède l’instant où l’épaule

dépasse 90˚de rotation externe (Figure 6.4).

Les variables temporelles sont exprimées en fonction du mouvement de service normalisé, défini

entre le lancer de balle (0 %) et l’impact balle - raquette (100 %). Le lancer de balle et l’impact

balle - raquette ont été déterminés par observation directe des captures de mouvement enregis-

trées. L’adduction horizontale et la rotation externe de l’épaule ont été définies et calculées en

accord avec la méthode utilisée par Fleisig et al. (2003) pour le service au tennis (Figure 6.5).

94


Figure 6.4 - Représentation schématique de la différence de timing entre adduction horizontale

et rotation externe de l’épaule au cours du service

Figure 6.5 - Représentation de la rotation externe et de l’adduction horizontale de l’épaule


Les valeurs moyennes et les écarts-types (cinq essais par joueurs) ont été calculés pour toutes

les variables. Des tests T de Student pour échantillons non appariés ont été utilisés pour com-

parer les données démographiques, le nombre de matchs disputés par an, la vitesse de balle

et les variables temporelles entre le groupe de joueurs blessés et celui de joueurs "sains". Des

coefficients de corrélation de Pearson ou de Spearman ont été utilisés pour tester les relations

entre les variables temporelles, la vitesse de balle et les contraintes articulaires maximales (Sig-

maStat 3.1, Jandel Corporation, San Rafael, CA). En accord avec la définition de Fortenbaugh

et al. (2009), les variables qui présentent à la fois des corrélations significatives et positives avecles contraintes articulaires et des corrélations significatives négatives avec la vitesse de balle

sont considérées comme "pathomécaniques" et sont discutées dans cette étude. L’ampleur des

corrélations a été déterminée grâce à l’échelle de Hopkins (2002) : r < 0,1, triviale ; 0,1 - 0,3,

petite ; > 0,3 - 0,5, modérée ; > 0,5 - 0,7, large ; > 0,7 - 0,9, très large ; > 0,9, presque par-

95


faite ; et 1 parfaite. Les "effect size" (tailles des effets) ont été calculés pour renseigner la taille

des effets statistiques observés et définis comme petits pour r > 0,1, moyens pour r > 0,3 et

importants pour r > 0,5 (Cohen, 1988).

6.3 Résultats

6.3.1 Données épidémiologiques

Les résultats des questionnaires indiquent que parmi les 20 sujets participant à cette étude,

11 joueurs ont rapporté des blessures articulaires chroniques au niveau du membre supérieur.

Parmi eux, 6 joueurs ont reconnu avoir souffert de blessures chroniques à l’épaule, 5 joueurs

présentaient des tendinopathies du coude et enfin, un joueur a rapporté une tendinopathie du

poignet (Tableau 6.2). Aucune différence statistique n’a été enregistrée concernant les données

démographiques, les caractéristiques des raquettes (Tableau 6.1) et le nombre de matchs officiels

disputés par an entre les joueurs blessés et les joueurs "sains" (Tableau 6.3).

"Sains" "Blessés" P Effect size (r)

Masse raquette (kg) 0,343 ± 0,017 0,346 ± 0,018 0,729 0,083

IT (kg.m2) 0,0145 ± 0,001 0,0147 ± 0,001 0,788 0,064

IN (kg.m2) 0,0158 ± 0,001 0,0160 ± 0,001 0,784 0,065

IL(kg.m2) 0,0013 ± 0,000 0,0012 ± 0,000 0,909 0,209

Tableau 6.1 - Comparaison des caractéristiques des raquettes entre les joueurs "blessés" et

"sains"

96


Joueur Age Taille Poids IMC Niveau Nombre de matchs Blessure Localisation Gravité

(ans) (m) (kg) (kg/m2) disputés par an

1 28 1,81 71 21,6 AMA 25,7 SLAP Lésion de type 2 Épaule Sévère

2 22 1,85 72 21,0 AMA 26,0 Tendinopathie CR Épaule Sévère

3 23 1,92 91 24,7 PRO 76,0 Tendinopathie CR Épaule Sévère

4 30 1,85 84 24,5 PRO 54,0 Lésions labrum Épaule Sévère

5 29 1,83 80 23,9 AMA 32,3 Tendinopathie CR Épaule Modérée

6 23 1,82 70 21,1 PRO 82,5 Tendinopathie CR Épaule Sévère

Tennis elbow médial Coude Sévère

7 20 1,79 61 19,0 AMA 28,3 Tennis elbow médial Coude Modérée


9 19 1,92 93 25,2 PRO 83,5 Tennis elbow latéral Coude Modérée


11 18 1,70 68 23,5 PRO 88,5 Tendinopathie Poignet Sévère

Moyenne ± ET 25 ± 7 1,83 ± 0,06 75,4 ± 10,4 22,2 ± 2,2 / 49,7 ± 27,6 / / /

Tableau 6.2 - Caractéristiques des joueurs blessés (n=11). Les données démographiques sont celles obtenues au moment de la capture de mouvementen laboratoire. IMC : indice de masse corporelle. PRO : professionnel, AMA : amateur.

97

Martin

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supérie

ur - 2

013

Joueur Age Taille Poids IMC Niveau Nombre de matchs

(ans) (m) (kg) (kg/m2) disputés par an

12 18 1,81 76 23,2 PRO 44,0

13 22 1,77 66 21,1 AMA 33,3

14 28 1,80 76 23,5 PRO 27,0

15 25 1,96 78 20,3 PRO 142,5

16 26 2,02 90 22,1 PRO 75,0

17 23 1,81 76 23,2 PRO 70,5

18 30 1,80 79 24,4 PRO 66,0

19 18 1,89 75 21,0 PRO 71,0

20 31 1,93 90 24,2 PRO 47,0

Moyenne ± ET 25 ± 5 1,87 ± 0,09 78,7 ± 7,1 22,4 ± 1,5 / 64,0 ± 34,2

P 0,967 0,282 0,429 0,838 / 0,323

Tableau 6.3 - Caractéristiques des joueurs "sains" (n=9). Les valeurs de P correspondent à l’analyse statistique entre les joueurs blessés et les joueurssains (Test T de Student pour échantillons non appariés). IMC : indice de masse corporelle. PRO : professionnel, AMA : amateur.

98

Martin

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supérie

ur - 2

013

6.3.2 Relations entre les variables temporelles, la vitesse de balle et

les contraintes articulaires

Le tableau 6.4 présente les corrélations obtenues entre les variables temporelles, la vitesse de

balle et les contraintes articulaires maximales du membre supérieur. Des relations significatives

ont été détectées entre le timing de vitesse angulaire maximale de rotation transverse du tronc,

la vitesse de balle, les forces antérieure et inférieure à l’épaule, les moments d’abduction hori-

zontale et de rotation interne de l’épaule, la force médiale au coude, les moments de varus et

de flexion au coude, les moments de flexion et de déviation radiale au poignet. Ces résultats

indiquent que plus le timing de vitesse angulaire maximale de rotation transversale du tronc

a lieu tard au cours du service, plus la vitesse de balle diminue et les contraintes articulaires

maximales énoncées précédemment augmentent. Plus l’instant de vitesse angulaire maximale

de rotation antéropostérieure du tronc a lieu tard, plus la vitesse de balle diminue et plus cer-

taines contraintes articulaires augmentent (forces antérieure et inférieure à l’épaule, moment

d’abduction horizontale à l’épaule, moment de flexion au coude, moments de flexion et de dévia-

tion radiale au poignet). Des relations significatives ont été identifiées entre le timing de vitesse

maximale de rotation longitudinale du haut du torse et la vitesse de balle, la force inférieure à

l’épaule, le moment d’abduction horizontale de l’épaule, la force médiale au coude, le moment

de flexion du coude, les moments de flexion et de déviation radiale au poignet. Des corrélations

significatives ont été obtenues entre le timing de vitesse maximale de rotation longitudinale

du pelvis et la vitesse de balle, les forces antérieure et inférieure à l’épaule, la force médiale au

coude, le moment de flexion du coude, les moments de flexion et de déviation radiale au poignet.

Les résultats mettent, de plus, en évidence que plus le timing de vitesse angulaire maximale de

rotation longitudinale du pelvis précède celui du haut du torse, plus la vitesse de balle diminue,

plus la force inférieure à l’épaule et le moment de flexion du coude augmentent. Enfin, plus le

timing de rotation externe de l’épaule précède l’instant où l’épaule passe en adduction horizon-

tale, plus la force antérieure et le moment d’abduction horizontale de l’épaule augmentent et

plus la vitesse de balle diminue.

99


Épaule Coude Poignet

Variables temporelles Vitesse Force Force Moment Moment Force Moment Moment Moment Moment

de balle antérieure inférieure abduction rotation médiale de de de déviation

horizontale interne varus flexion flexion radiale

Timing de vitesse angulaire

maximale de...

Rotation transverse du tronc -0,22* 0,43*** 0,53*** 0,23* 0,22* 0,42*** 0,26* 0,28** 0,45*** 0,46***

Rotation antéropostérieure du tronc -0,35*** 0,36*** 0,53*** 0,37*** NS NS NS 0,34*** 0,65*** 0,56***

Rotation longitudinale du haut du torse -0,35*** NS 0,57*** 0,27** NS 0,21* NS 0,26* 0,41*** 0,54***

Rotation longitudinale du pelvis -0,58*** 0,23* 0,54*** NS NS 0,22* NS 0,30** 0,41*** 0,38***

Différence de timings entre pelvis -0,47*** NS 0,23* -0,22* NS NS NS 0,28** NS NS

et haut du torse

Différence de timings entre l’instant où -0,26* 0,40*** NS 0,40*** NS NS NS NS NS NS

l’épaule passe en adduction horizontale

et celui où la rotation externe de

l’épaule dépasse 90˚

Tableau 6.4 - Coefficients de corrélation entre les variables temporelles, la vitesse de balle et les contraintes articulaires maximales. NS : non-significatif,

* : P<0,05 ; ** : P<0,01 ; *** : P<0,001.

100

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013

6.3.3 Comparaisons des contraintes articulaires entre joueurs blessés

et joueurs "sains"

Les résultats révèlent que 7 des 9 contraintes articulaires maximales estimées lors du service

sont significativement différentes entre les deux groupes de joueurs (blessés et "sains"). Les

forces inférieure et antérieure à l’épaule, le moment d’abduction horizontale de l’épaule, la force

médiale au coude, le moment de flexion au coude, les moments de flexion et de déviation radiale

au poignet sont, en effet, significativement supérieurs chez les joueurs blessés (Figure 6.6).

Aucune différence statistique n’est observée entre les joueurs blessés et les "sains" concernant

les moments de rotation interne de l’épaule et de varus au coude (P = 0,863, r = 0,018 ; P =

0,932, r = 0,009) (Figure 6.7). De plus, la vitesse de balle est significativement plus rapide chez

les joueurs "sains" (170,9 ± 19,5 km/h) que chez les blessés (159,5 ± 23,9 km/h) (P = 0,023,

r = 0,231).

Figure 6.6 - Comparaison des valeurs maximales de forces articulaires à l’épaule et au coude

entre joueurs "sains" et joueurs blessés

6.3.4 Comparaisons des variables temporelles entre joueurs blessés et

joueurs "sains"

Les résultats présentés dans la figure 6.8 montrent que les timings de vitesses angulaires maxi-

males de rotation transverse du tronc (89,2 ± 2,3 vs. 85,6 ± 3,5 % ; P < 0,001 ; r = 0,454), de

rotation antéropostérieure du tronc (92,6 ± 2,7 vs. 94,9 ± 1,9 % ; P < 0,001 ; r = 0,445), de

rotations longitudinales du pelvis (91,5 ± 4,1 vs. 85,7 ± 3,9 % ; P < 0,001 ; r = 0,610) et du

haut du torse (91,1 ± 2,7 vs. 87,4 ± 3,4 % ; P < 0,001 ; r = 0,536) ont lieu significativement

plus tard au cours du service chez les joueurs blessés que chez les joueurs "sains".

101


Figure 6.7 - Comparaison des valeurs maximales de moments articulaires à l’épaule, au coude

et au poignet entre joueurs "sains" et joueurs blessés

Les résultats montrent que chez les joueurs blessés la vitesse maximale de rotation longitudinale

du pelvis a lieu après celle du haut du torse, alors que c’est significativement l’inverse chez les

joueurs "sains" (Figure 6.8). La durée écoulée entre l’instant où l’épaule passe en adduction

horizontale et celui où la rotation externe de l’épaule dépasse 90˚est significativement différente

entre joueurs blessés et "sains". Les résultats mettent en évidence que l’instant où la rotation

externe de l’épaule dépasse 90˚précède l’instant où l’épaule passe en position d’adduction ho-

rizontale chez les joueurs blessés. A l’inverse, les joueurs "sains" sont capables d’atteindre la

position d’adduction horizontale de l’épaule juste avant le passage aux angulations extrêmes de

rotation externe de l’épaule (> 90˚)(Tableau 6.5)

Différence de timings "Sains" "Blessés" P Effect size (r)

(% de la durée du service)

Haut du torse - Pelvis 2,0 ± 3,4 -0,4 ± 4,1** 0,003 0,303

Adduction hor. - Rotation externe -0,4 ± 5,7 4,4 ± 8,8** 0,002 0,364

Tableau 6.5 - Comparaisons des différences de timings entre le groupe des joueurs "sains" et

celui des blessés. ** : significativement différent du groupe "sains". hor. = horizontale.

102


Figure 6.8 - Comparaison des timings d’apparition des vitesses angulaires maximales au cours

du service

6.4 Discussion

Les buts de cette étude sont : (a) de mesurer l’influence de variables temporelles sur la vitessede balle et les contraintes articulaires du membre supérieur pour identifier des facteurs "patho-

mécaniques" lors du service ; et (b) de valider ces facteurs "pathomécaniques" en comparant

des joueurs "sains" et des joueurs blessés au niveau du membre supérieur.

Les résultats de cette étude sont instructifs puisque dans un premier temps plusieurs facteurs

pathomécaniques "théoriques" portant sur des variables temporelles ont été identifiés au cours

du service grâce à des corrélations statistiques. En effet, les timings de vitesses angulairesmaximales de rotations longitudinales du pelvis et du haut du torse, de rotations transverseet antéropostérieure du tronc, la différence de timings entre les vitesses maximales de rota-tions longitudinales du pelvis et du haut du torse, et la différence de timings entre l’adductionhorizontale de l’épaule et la rotation externe de l’épaule au-delà de 90˚sont significativementcorrélés avec la vitesse de balle et les contraintes articulaires du membre supérieur. Le caractèrepotentiellement traumatisant de ces facteurs pathomécaniques a été confirmé dans un secondtemps en comparant les variables temporelles entre joueurs blessés et joueurs sains.

Pour aller plus loin dans notre analyse, il est nécessaire de se demander pourquoi ces variablestemporelles sont-elles "pathomécaniques" ? Autrement dit, pourquoi et comment augmentent-elles les contraintes articulaires du membre supérieur, réduisent la vitesse de balle et commentpeuvent-elles générer des blessures chroniques aux articulations ? Cinq des variables temporellespathomécaniques identifiées dans cette étude concernent des timings de vitesses angulairesmaximales en lien avec le tronc (rotations transverse et antéropostérieure du tronc, rotationslongitudinales du pelvis et du haut du torse). Les analyses de corrélations montrent que plus lesvitesses angulaires maximales du tronc se déclenchent tard, plus certaines contraintes articulairesaugmentent et plus la vitesse de balle diminue. Nos résultats sont en accord avec une étudeportant sur le pitch au baseball (Wight et al., 2004) ayant rapporté que les pitchers avec unerotation tardive du tronc subissent des contraintes à l’épaule et au coude significativement supé-

103


rieures à celles mesurées chez les pitchers avec une rotation du tronc plus précoce. Notre étude

démontre, de plus, que les joueurs "sains" dont les timings de vitesses angulaires maximales du

tronc ont lieu plus tôt présentent des valeurs de contraintes articulaires significativement infé-

rieures, sauf pour les moments de rotation interne de l’épaule et de varus du coude. Ces résultats

peuvent être expliqués à la lumière du concept de transfert d’énergie mécanique décrit pour le

service au tennis (Van der Hoeven et Kibler, 2006; Lintner et al., 2008; Kibler, 1995). Dans la

littérature scientifique, le service est souvent assimilé à une chaîne cinématique qui permettrait

la création et le transfert de l’énergie mécanique depuis les membres inférieurs jusqu’au tronc et

aux membres supérieurs (Elliott, 2006; Kibler, 1995; Van der Hoeven et Kibler, 2006). Le trans-

fert d’énergie le plus performant et le moins traumatisant dépendrait du timing des rotations du

tronc (Kibler, 1995; Van der Hoeven et Kibler, 2006). Nos résultats suggèrent que les joueurs

non-blessés sont capables d’élever la vitesse de balle et de limiter les contraintes articulaires

du membre supérieur en tournant leur tronc à des vitesses maximales plus tôt que les joueurs

blessés, permettant à l’énergie de circuler depuis le tronc vers l’épaule vraisemblablement au bon

moment au sein de la séquence de mouvements. Les instants exacts et optimaux de vitesses

angulaires du tronc restent toutefois à déterminer par de futures investigations scientifiques.

A l’inverse, l’hypothèse suivante a été formulée : toute perturbation de l’action d’un segment

proximal de la chaîne cinématique causée par un timing incorrect conduirait à augmenter les

contraintes mécaniques sur les articulations les plus distales (épaule, coude et poignet) et à

diminuer la vitesse de balle (Van der Hoeven et Kibler, 2006). Les joueurs blessés présentent

une erreur temporelle majeure au sein de leur chaîne cinématique ; les résultats montrent en

effet que le haut de leur torse tourne après leur pelvis. De ce fait, l’enchaînement proximo-distal

nécessaire à la circulation optimale de l’énergie depuis les jambes jusqu’au membre supérieur

via le tronc n’est pas respecté chez les joueurs blessés. De plus, les timings tardifs de vitesses

angulaires maximales du tronc observés chez ces mêmes joueurs pourraient aboutir à un trans-

fert d’énergie de mauvaise qualité caractérisé par une perte d’énergie, non transférée au bras

de frappe. Cette mauvaise qualité de transfert obligerait les joueurs à augmenter les contraintes

articulaires pour compenser la perte ou la dissipation d’énergie au niveau proximal et les expose-

rait, par conséquent, à un plus grand risque de blessures chroniques au niveau des articulations

les plus distales. Pour aller plus loin et confirmer ce raisonnement, notre prochaine étude n˚4

va se pencher sur les implications du transfert d’énergie en termes de performance et de risques

de blessures chroniques.

Le dernier facteur "pathomécanique" identifié dans cette étude concerne la différence de timingsentre l’instant où l’épaule passe de l’abduction à l’adduction horizontale et l’instant où l’angle

de l’épaule excède 90˚de rotation externe. Au cours des phases d’armé et d’accélération du

service, le bras qui tient la raquette passe de l’abduction horizontale à l’adduction horizontale

et bouge vers des angles extrêmes de rotation externe (>90˚). Nos corrélations montrent que

plus l’instant où la rotation externe de l’épaule dépasse 90˚précède l’instant où l’épaule atteint

l’adduction horizontale, plus la force antérieure et le moment d’abduction horizontale de l’épaule

augmentent et plus la vitesse de balle diminue. Les résultats mettent également en avant que

les joueurs blessés laissent trop longtemps leur bras en abduction horizontale lors de la phase de

rotation externe de l’épaule (Figure 6.9). Ils voient ainsi leurs contraintes à l’épaule augmenter et

leur vitesse de balle se réduire par rapport aux joueurs "sains". Selon Davis et al. (2009), retar-

der le passage à l’adduction glénohumérale et avoir une rotation externe précoce peut conduire

le bras à être en retard dans le mouvement de lancer au baseball. Quand le bras a tendance à

traîner trop longtemps en position d’abduction horizontale, de rotation externe et d’abduction,

les scientifiques parlent d’"hyperangulation" (Davidson et al., 1995; Wilk et al., 2002). Cette

hyperangulation augmenterait les contraintes articulaires exercées sur la partie antérieure de la

capsule articulaire (Jobe et Pink, 1996), ce que confirment nos résultats. Pour le mouvement de

lancer, l’abduction horizontale excessive de l’épaule lors de rotation externe de l’épaule entraîne

104


des conflits postéro-supérieurs (Mihata et al., 2010) qui sont causés par la translation antérieure

de la tête humérale par rapport au bourrelet glénoïdien (Burkhart et al., 2003). Ce phénomène

peut conduire à des lésions de la coiffe des rotateurs et à des tendinopathies de l’épaule. Nos

résultats confirment ces diverses analyses cliniques (Tableau 6.2). Il est intéressant de men-

tionner que les joueurs "sains", qui sont capables d’atteindre l’adduction horizontale de l’épaule

juste avant les positions extrêmes de rotation externe, présentent des contraintes inférieures

à l’épaule (forces antérieure et inférieure et moment d’abduction horizontale). Ces résultats

témoignent de l’importance "d’anticiper" le passage à l’adduction horizontale de l’épaule avant

que la rotation externe ne dépasse 90˚lors de la phase d’armé pour éviter l’hyperangulation

de l’épaule et limiter les risques de blessure à cette articulation (Figure 6.10). La relation quilie cette différence de timings et la vitesse de balle reste difficile à expliquer et nécessite desrecherches plus approfondies.

Figure 6.9 - Exemples d’hyperangulation légère de l’épaule. Chez ces joueurs, le bras est en

retard sur le tronc lors de la phase d’armé.

Figure 6.10 - Chez ces joueurs, le bras est légèrement en avance sur le tronc lors de la phase

d’armé.

6.4.1 Limites

Cette étude possède, toutefois, quelques limites qu’il convient de mentionner. Premièrement, la

durée de collecte des données en lien avec les blessures a été limitée à une période restreinte (2

ans). Dans la mesure où seuls 6 joueurs ont rapporté des blessures chroniques à l’épaule, la faible

puissance statistique rendait impossible l’analyse spécifique des relations entre ces blessures et

le phénomène d’hyperangulation. Néanmoins, les données rapportées dans cette étude sont en

accord avec celles rapportées par diverses recherches épidémiologiques (Jayanthi et al., 2005;

105


Pluim et al., 2006; Priest et Nagel, 1976; Winge et al., 1989). Les chercheurs en bioméca-nique soutiennent généralement l’idée que des contraintes articulaires excessives constituent unfacteur de risque de blessures articulaires chroniques (Elliott et al., 2003; Kibler, 1995; Lintneret al., 2008). Nos résultats, en démontrant que les joueurs blessés présentent des contraintesarticulaires significativement plus élevées que les joueurs non blessés, supportent cette théoriede longue date. Enfin, les blessures enregistrées semblent bien être le résultat de contraintesarticulaires excessives et n’apparaissent liées ni à la quantité de matchs officiels disputés, ni aumatériel utilisé (caractéristiques des raquettes), ni aux données anthropométriques. Par contre,elles ont pu être générées en interaction avec d’autres facteurs de risque tels que l’anatomiedes joueurs ou les déséquilibres musculaires (Bahr et Krosshaug, 2005; Hjelm et al., 2012). Parconséquent, des recherches prenant en compte ces paramètres doivent être menées dans le futurpour améliorer les résultats actuels.


6.4.2.1 Comment expliquer l’hyperangulation chez les joueurs bles-

sés ?

La rotation longitudinale prématurée des hanches est souvent avancée comme cause possibled’hyperangulation lors du service au tennis (Lintner et al., 2008; Kibler, 2013) ou du lancerau baseball (Aguinaldo et al., 2007; Aguinaldo et Chambers, 2009; Davis et al., 2009). Cetterotation précoce pourrait entraîner le retard du bras de frappe par rapport au tronc et à la ligne

des épaules (Aguinaldo et al., 2007; Lintner et al., 2008; Ellenbecker, 2009). Afin de vérifier

cette hypothèse, nous avons mesuré l’orientation des hanches par rapport à la ligne de fond de

court au cours du service (Figure 6.11). Les résultats montrent que l’angle entre les hanches et

la ligne de fond de court est significativement inférieur chez les joueurs blessés à l’épaule lors

du service (Figure 6.12).

Figure 6.11 - Angle entre les hanches et la ligne de fond de court mesuré lors du service

Cela signifie que les hanches des joueurs blessés à l’épaule sont davantage orientées face au

terrain (on parle de "dévissage précoce"), que celles des joueurs "sains" (Figure 6.12). D’après

des résultats supplémentaires, ce phénomène peut être, en partie, causé par 2 éléments :1) La figure 6.12 met en évidence un manque de rotation longitudinale des hanches vers la

106


droite (pour le joueur droitier), au début du service, lors de la phase de préparation ("manque

de vissage des hanches") chez les joueurs blessés à l’épaule par rapport aux serveurs "sains".

Figure 6.12 - Évolution de l’angle des hanches par rapport à la ligne de fond de court chez les

joueurs "sains" et blessés à l’épaule au cours du service

2) La technique de service utilisée au niveau des appuis (relais d’appuis ou appuis écartés) joue

également un rôle non négligeable. Six de nos joueurs blessés utilisent un relais d’appuis au cours

duquel le pied arrière vient se positionner non pas derrière le pied avant mais à sa droite (tel que

présenté par la figure 6.13), ce qui peut avoir pour conséquence de faire tourner prématurément

les hanches face à la ligne de fond de court (Elliott et al., 2009; Kibler, 2013). Dans cette

optique, les entraîneurs devraient conseiller à leurs joueurs de ramener le pied arrière derrière

le pied avant, d’éviter d’ouvrir trop tôt les hanches lors de la phase d’armé pour limiter les

risques d’hyperangulation et donc de blessures chroniques de l’épaule. Toutefois, ces éléments

de réflexion préliminaires restent à investiguer plus profondément par des recherches futures

portant sur la coordination entre membres inférieurs et supérieurs lors du service.

6.4.2.2 Timing des rotations du tronc

Au regard de nos résultats, nous invitons les entraîneurs à accroître leur vigilance au niveau du

timing des différentes rotations du tronc de leurs joueurs. Il est primordial que la rotation du

pelvis précède celle des épaules et que les pics de vitesses angulaires ne se produisent pas trop

tard au cours du service. Par ailleurs, notre étude indique que le contrôle des rotations du tronc

et de l’épaule est nécessaire pour frapper un service qui soit performant et le moins trauma-

tisant possible, comme c’est le cas pour le lancer au baseball (Urbin et al., 2013; Chaudhari

et al., 2011). Des programmes d’entraînement et des exercices techniques qui développent les

sensations proprioceptives du tronc et du bras peuvent peut-être améliorer la maîtrise tempo-

relle des rotations de ces segments et atténuer les contraintes articulaires au niveau du membre

107


Figure 6.13 - Exemples d’orientation des hanches à l’instant de PLBR (joueur "sain" à gauche,

joueur "blessé" avec ouverture prématurée à droite) (captures de mouvement, vue de face)

Figure 6.14 - Exemples d’orientation des hanches (joueuse et joueur avec ouverture prématurée

des hanches et hyperangulation de l’épaule au centre et à droite)

supérieur.

6.5 Conclusion

Cette étude nous a permis d’identifier différents facteurs temporels "pathomécaniques" lors du

service. Les timings tardifs de vitesses angulaires maximales du tronc et les timings incorrects

entre adduction horizontale et rotation externe de l’épaule sont associés à une hausse des

contraintes articulaires et à une baisse de la vitesse de balle. Les joueurs ne présentant pas de

blessures articulaires chroniques sont capables d’augmenter la vitesse de leur service, de limiter

les contraintes articulaires en utilisant des variables biomécaniques "justes" d’un point de vue

temporel. A l’inverse, les joueurs blessés démontrent des erreurs de timing de vitesses angulaires

au niveau des rotations du tronc et de l’épaule, ce qui pourrait nuire à la qualité du transfert

d’énergie entre le tronc et le membre supérieur. Par conséquent, ils atteignent ainsi des vitesses

de balle inférieures et subissent des niveaux de contraintes articulaires supérieurs.

108


Chapitre 7

Étude 4 : Transfert d’énergie mécaniquelors du service au tennis : implicationspour la vitesse de balle et les risques deblessures chroniques


109


7.1 Introduction

Si de nombreuses études scientifiques portant sur le service ont fait référence au concept de

transfert d’énergie (Bahamonde, 2000; Elliott, 2006; Girard et al., 2005, 2007; Kovacs et Ellen-

becker, 2011; Reid et al., 2007, 2008), aucune ne s’est intéressée à analyser et à quantifier les

flux d’énergie mécanique. Pourtant, comprendre la façon dont laquelle l’énergie mécanique peut

être générée, absorbée et transférée entre les segments lors du service peut être très instruc-

tive pour les médecins, les entraîneurs et les joueurs. En effet, dans une perspective médicale,

l’énergie mécanique peut être à l’origine du développement des blessures sportives (Bartlett

et Bussey, 2009; Whiting et Zernicke, 2008). La quantité et la qualité du transfert d’énergie

sont toutes deux considérées comme des facteurs de risques de blessures (Bahr et Krosshaug,

2005; McIntosh, 2005; Lintner et al., 2008). Concernant la quantité du transfert d’énergie, on

considère généralement que les blessures peuvent survenir quand l’énergie mécanique est trans-

férée ou absorbée par les articulations dans des quantités ou à des débits qui excèdent les seuils

de rupture des structures et des tissus anatomiques (Meeuwisse et al., 2007; McIntosh, 2005;

on Trauma Research, 1985). Concernant la qualité du transfert d’énergie, de nombreux cher-

cheurs supposent que les blessures articulaires chroniques du membre supérieur seraient causées

par des perturbations du transfert de l’énergie mécanique entre les segments lors du service au

tennis (Elliott, 2006; Kibler, 1995; Lintner et al., 2008). Selon cette approche, l’action défec-

tueuse d’un des maillons de la chaîne cinématique (segment ou articulation) entraînerait une

perte d’énergie qui ne serait pas transmise au reste de la chaîne. Ce phénomène forcerait le

joueur à compenser l’énergie dissipée ou perdue en augmentant la contribution des articulations

les plus distales (Lee, 1995; Lintner et al., 2008). Cette augmentation surchargerait les struc-

tures articulaires et aboutirait à des blessures chroniques (Elliott, 2006; Kibler, 1995; Kibler et

Sciascia, 2004). A ce jour, les relations entre le transfert de l’énergie mécanique lors du service

au tennis et l’apparition de blessures articulaires chroniques du membre supérieur n’ont toutefois

pas été vérifiées. Dans une perspective de performance sportive, Elliott (2006) et Lintner et al.

(2008) ont suggéré qu’un transfert efficace d’énergie mécanique entre les segments du corps

permettrait au serveur d’atteindre une vitesse de balle élevée. Pourtant, nous ne savons pas si

la vitesse de balle est influencée par la qualité et la quantité du transfert de l’énergie mécanique

qui circule à travers la chaîne cinématique. Une analyse du transfert d’énergie (en termes de

quantité et de qualité) lors du service au tennis apparaît, par conséquent, nécessaire pour mieux

comprendre les mécanismes qui permettent d’augmenter la vitesse de balle et de prévenir les

risques de blessures articulaires chroniques. Les buts de cette étude sont (a) d’investiguer les

relations entre la qualité, la quantité du transfert d’énergie, la vitesse de balle et les contraintes

articulaires maximales du membre supérieur lors du service au tennis, (b) de comparer le transfert

d’énergie chez des joueurs blessés et des joueurs sains.


7.2.1 Participants

Les participants de l’étude 4 sont les mêmes que ceux des études 2 et 3.

110



La description méthodologique de la capture des mouvements de service, de la mesure de la

vitesse de balle, des calculs de contraintes articulaires, du questionnaire de blessures est identique

à celle présentée dans l’étude 2.


Afin de faciliter l’analyse de la circulation d’énergie au cours du service, ce dernier a été découpé

en différentes phases temporelles, définies de façon identique à celles présentées dans l’étude 1.

Figure 7.2 - Événements-clé et phases temporelles du service

7.2.4 Variables calculées

7.2.4.1 "Power flow analysis" et quantité du transfert d’énergie

La méthode de "power flow" s’attache à examiner les débits d’énergie mécanique au niveau desarticulations causés par les forces et les moments de force articulaires. Les différentes variablesde la "power flow analysis" ont été calculées à partir du modèle détaillé par Robertson et Winter(1980), puis repris par Zatsiorsky (2002). Ces variables concernent :– les puissances articulaires causées par les forces articulaires ("joint force powers", JFP )– les puissances segmentaires causées par les moments de force articulaires ("segment torquepowers", STP )

– les puissances articulaires causées par les moments de force articulaires ("joint torque powers",JTP )

– les puissances segmentaires causées par les forces et les moments de force articulaires ("seg-ment powers", SP ).Toutes ces variables ont été normalisées par le poids de chaque sujet, en accord avec lalittérature (Hoga et al., 2006; Iino et Kojima, 2011).

111


7.2.4.2 Puissances articulaires générées par les forces articulaires -

Débits de l’énergie transférée par les forces articulaires

La puissance générée par les forces articulaires (JFP ) correspond au produit scalaire entre le

vecteur des forces articulaires (Fj) et celui des vitesses linéaires (vj) de l’articulation j :

JFP = Fj × vj

Les forces articulaires transfèrent passivement l’énergie mécanique entre segments adjacents.

Le débit auquel l’énergie mécanique est perdu par un segment corporel est équivalent au débit

d’énergie mécanique gagné par le segment voisin (Robertson et Winter, 1980). Plus les forces et

plus les vitesses linéaires articulaires sont élevées, plus le débit d’énergie transférée est important,

c’est-à-dire la quantité d’énergie transmise par unité de temps d’un segment corporel à l’autre(Zatsiorsky, 2002). Par conséquent, les puissances articulaires générées par les forces articulaires(JFP) représentent les débits d’énergie transférée par les forces articulaires (Tableau 7.1).

7.2.4.3 Puissances segmentaires générées par les moments articulaires

- Débits d’énergie transférée par les moments articulaires

La puissance segmentaire générée par les moments articulaires (STP ) correspond au produit

scalaire entre le vecteur des moments articulaires (Mj) et celui des vitesses angulaires (θ̇s) du

segment corporel s :

STP = Mj × θ̇s

7.2.4.4 Puissances articulaires générées par les moments articulaires

- Débits d’énergie absorbée ou générée par les moments arti-

culaires

La puissance articulaire générée par les moments articulaires (JTP ) correspond au produit

scalaire entre le vecteur des moments articulaires (Mj) et celui des vitesses angulaires (α̇j) de

l’articulation j :

JTP = Mj × (θ̇d − θ̇p) = Mj × α̇j

avec θ̇ le vecteur de vitesses angulaires d’un des segments corporels, d et p font référence aux

segments distal et proximal adjacents à l’articulation j et α̇j le vecteur de vitesses angulairesde l’articulation j.

Les moments articulaires peuvent générer, absorber et transférer l’énergie mécanique. Le signe

et l’amplitude relative des termes de puissance indiquent si les moments articulaires génèrent ou

absorbent l’énergie et si l’énergie est transférée entre les segments (Robertson et Winter, 1980).

Quand les segments de chaque côté de l’articulation tournent dans des directions opposées, les

moments articulaires peuvent générer ou absorber l’énergie mais ne la transfèrent pas entre les

segments adjacents. Les puissances articulaires générées par les moments (JTP ) correspondent

aux débits d’énergie absorbée ou générée par les moments articulaires (Tableau 7.1). Si les seg-

ments adjacents tournent dans la même direction, on assiste alors à un transfert d’énergie entre

ces segments lié aux puissances segmentaires générées par les moments articulaires (Robertson

et Winter, 1980). Lors de ces situations spécifiques (segments adjacents tournant dans le même

112


sens), les puissances segmentaires générées par les moments (STP ) correspondent aux débits

d’énergie transférée par les moments articulaires (Tableau 7.1).

7.2.4.5 Puissances segmentaires - Débits de l’énergie qui sort ou entre

dans les segments

Les puissances segmentaires (SP ) correspondent à la somme des puissances segmentaires gé-

nérées par les moments et des puissances articulaires générées par les forces à chaque extrémité

du segment :

SP = JFPd + JFPp + STPd + STPp

d et p font référence aux articulations distale et proximale du segment concerné. Les puis-

sances segmentaires correspondent aux débits de l’énergie mécanique qui sort ou entre dans les

segments (Tableau 7.1).

Relations entre les variables de "joint power analysis" et le transfert de l’énergie

Joint force powers (JFP ) = Débits d’énergie transférée par les forces articulaires

Joint torque powers (JTP ) = Débits d’énergie générée ou absorbée

par les moments de force articulaires

Segment torque powers (STP ) = Débits d’énergie transférée par les moments de force

articulaires dans des situations particulières

Segment powers (SP ) = Débits de l’énergie qui sort

ou entre dans les segments corporels

Tableau 7.1 - Résumé des relations entre les variables issues de la "joint power analysis" et le

transfert de l’énergie, d’après Robertson et Winter (1980)

7.2.4.6 Qualité du transfert d’énergie

La fin de la phase d’armé (PLBR - RME) et l’accélération (RME - IMP) constituent des périodes

cruciales au cours desquelles l’énergie mécanique circule depuis le tronc vers la main lors de

mouvements sportifs de type lancer (Shimada et al., 2004). Nous avons démontré dans l’étude

1 que la contribution du tronc à la vitesse de balle est prédominante à la fin de la phase d’armé

(PLBR - RME) tandis que les segments "main+raquette" jouent un rôle important lors de la

phase d’accélération (RME - IMP) du service. La théorie de la chaine cinématique stipule que

l’énergie circule dans le haut du corps en suivant une séquence proximo-distale depuis le tronc

jusqu’à la raquette. Par conséquent, pour estimer la qualité du transfert d’énergie, il nous a

semblé intéressant de comparer les flux de l’énergie au niveau du tronc lors de la fin de l’armé et

au niveau de la "main+raquette" lors de l’accélération. Pour ce faire, nous avons donc calculé

un ratio entre le débit moyen d’énergie qui sort du tronc lors de la fin de l’armé (PLBR - RME)

et le débit moyen d’énergie qui entre dans la "main+raquette" lors de l’accélération (RME -

IMP). Ce ratio constitue un indicateur qui nous renseigne sur la qualité du transfert de l’énergie

113


depuis le tronc jusqu’à la raquette lors des dernières phases cruciales du service ayant lieu avant

l’impact avec la balle.


Les valeurs moyennes et les écarts-types (cinq essais par joueurs) ont été calculés pour toutesles variables. En fonction de la distribution des données, des tests T de Student ou des tests deMann-Whitney pour échantillons non appariés ont été utilisés pour comparer les débits d’énergiemécanique entre le groupe de joueurs blessés et celui de joueurs "sains" (SigmaStat 3.1, Jandel

Corporation, San Rafael, CA). Les relations entre la quantité, la qualité du transfert d’énergieet la vitesse de balle ont été analysées à l’aide de coefficients de corrélation de Pearson ou deSpearman. Le seuil de significativité statistique a été défini à P < 0,05. L’ampleur des corrélationsa été déterminée grâce à l’échelle de Hopkins (2002) : r < 0,1, triviale ; 0,1 - 0,3, petite ; > 0,3- 0,5, modérée ; > 0,5 - 0,7, large ; > 0,7 - 0,9, très large ; > 0,9, presque parfaite ; et 1 parfaite.

Le seuil de significativité statistique a été défini à P < 0,05.

7.3 Résultats

7.3.1 Données épidémiologiques

Les résultats des questionnaires indiquent que parmi les 20 sujets participant à cette étude, 11joueurs ont rapporté des blessures articulaires chroniques au niveau du membre supérieur. Parmieux, 6 joueurs ont reconnu avoir souffert de tendinopathies de l’épaule, 5 joueurs présentaientdes tendinopathies du coude et enfin, un joueur a rapporté une tendinopathie du poignet (voirTableau 6.2, section 6.3.1).

7.3.2 Débits de l’énergie transférée par les forces (JFP ) et les mo-

ments articulaires (STP )

La figure 7.3 présente les débits moyens de l’énergie transférée par les forces (JFP ) et lesmoments de force articulaires (STP ) pour les différentes phases du service. Lors du début de laphase d’armé (LB - FMC), les débits de l’énergie transférée par les forces à l’épaule, au coudeet au poignet sont significativement supérieurs chez les joueurs "sains" que chez les blessés.Lors du milieu de la phase d’armé (FMC - PLBR), le débit de l’énergie transférée par les forcesau poignet est significativement supérieur chez les joueurs "sains" que chez les blessés. Pourcette même phase, les résultats montrent à l’inverse que le débit de l’énergie transférée par lesmoments au poignet est significativement plus élevé chez les joueurs blessés que chez les "sains".A la fin de la phase d’armé (PLBR - RME), les joueurs blessés transfèrent significativement plus

d’énergie via les forces à l’épaule, au coude et au poignet que les joueurs "sains". Pendant la

phase d’accélération (RME - IMP), le débit de l’énergie transféré par les forces à l’épaule est

114


significativement supérieur chez les joueurs blessés que chez les joueurs "sains".

7.3.3 Débits de l’énergie générée - absorbée par les moments articu-

laires (JTP )

Pour les deux groupes, les articulations de l’épaule et du coude génèrent de l’énergie lors de

la phase d’armé (LB - RME) et absorbent de l’énergie lors de l’accélération (RME - IMP)

(Figure 7.4). Alors que le poignet des joueurs " sains" génèrent de faible quantité d’énergie

mécanique au milieu de la phase d’armé (FMC - PLBR), celui des joueurs blessés absorbent

l’énergie. A l’épaule, les moments articulaires des joueurs "sains" génèrent des débits d’énergie

significativement supérieurs à ceux des joueurs blessés pour le début et la fin de la phase d’armé

(LB - FMC et PLBR - RME) (P<0,05). Par contre, lors de la phase d’accélération, l’épaule et

le coude des joueurs blessés absorbent significativement plus d’énergie que les joueurs "sains"

(épaule : P<0,001 et coude : P<0,05). Le poignet des joueurs blessés absorbe significativement

plus d’énergie lors de la phase d’armé (P<0,05).

115


Figure 7.3 - Débits moyens d’énergie transférée par les forces et les moments articulaires (W/kg) au cours des différentes phases de service. ***

P<0,001 ; ** P<0,01 ; * P<0,05.

116

Martin

, Caro

line. A

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ur - 2

013

7.3.4 Débits de l’énergie qui sort ou entre dans les segments du membre

supérieur (SP )

Les débits de l’énergie qui sort du tronc, entre dans le bras, l’avant-bras et la "main+raquette"

sont significativement plus élevés chez les joueurs "sains" au début de la phase d’armé (LB -

FMC). Le débit d’énergie entrant dans la "main+raquette" au milieu de la phase d’armé (FMC

- PLBR) est significativement supérieur chez les joueurs "sains". Par contre, les débits d’énergie

sortant du tronc sont significativement supérieurs chez les joueurs blessés à la fin de la phase

d’armé (PLBR - RME) et lors de l’accélération (RME - IMP) (Tableau 7.2).

117


Figure 7.4 - Débits moyens d’énergie générée - absorbée par les moments articulaires au cours

des phases du service

7.3.5 Qualité du transfert d’énergie du tronc vers la raquette

L’indicateur révèle que la qualité de la circulation d’énergie est significativement meilleure chez

les joueurs "sains" (106,8 ± 25,7 %) que chez les joueurs blessés (79,0 ± 22,4 %)(P<0,001).

La qualité du transfert d’énergie est significativement corrélée à la vitesse de balle et à différentspics de contraintes articulaires du membre supérieur (Tableau 7.3).


La vitesse de balle est significativement plus élevée chez les joueurs "sains" (170,9± 19,5 km/h)

que chez les blessés (159,5 ± 23,9 km/h) (P = 0,023). Concernant la quantité du transfert

d’énergie, des corrélations significatives ont été obtenues entre la vitesse de balle et les débits

moyens de l’énergie transférée par les forces du coude (r=0,42, P<0,001) et du poignet (r=0,73,

P<0,001) durant la phase d’accélération (RME - IMP).

7.4 Discussion

Les buts de cette étude sont (a) d’investiguer les relations entre la qualité, la quantité du trans-

fert d’énergie, la vitesse de balle et les contraintes articulaires maximales du membre supérieur

lors du service au tennis, (b) de comparer les flux d’énergie chez des joueurs blessés et des

joueurs sains.

118


Phases "Sains" (n=9) Blessés (n=11) Direction de Valeur de P

l’énergie

Tronc (W/kg)

LB - FMC -0,5 ± 0,6*** -0,0 ± 0,2 Sortie <0,001

FMC - PLBR -11,5 ± 4,9 -11,2 ± 4,9 Sortie 0,770

PLBR - RME -17,2 ± 3,3 -22,7 ± 4,2*** Sortie <0,001

RME - IMP -5,8 ± 2,0 -7,0 ± 3,6* Sortie 0,045

Bras (W/kg)

LB - FMC 0,4 ± 0,4*** 0,0 ± 0,2 Entrée <0,001

FMC - PLBR 9,9 ± 4,1 9,8 ± 3,5 Entrée 0,820

PLBR - RME 9,4 ± 3,1 10,3 ± 3,8 Entrée 0,218

RME - IMP -13,3 ± 4,3 -14,0 ± 3,5 Sortie 0,368

Avant-bras (W/kg)

LB - FMC 0,2 ± 0,3** 0,0 ± 0,1 Entrée 0,002

FMC - PLBR 4,8 ± 2,4 4,5 ± 3,0 Entrée 0,205

PLBR - RME 8,2 ± 2,1 8,8 ± 2,3 Entrée 0,164

RME - IMP -2,0 ± 1,9 -2,3 ± 2,3 Sortie 0,679

"Main+raquette" (W/kg)

LB - FMC 0,2 ± 0,1** 0,1 ± 0,1 Entrée 0,002

FMC - PLBR 2,4 ± 1,4* 1,8 ± 0,9 Entrée 0,048

PLBR - RME 11,8 ± 3,3 12,2 ± 3,0 Entrée 0,488

RME - IMP 17,7 ± 4,2 17,5 ± 4,0 Entrée 0,978

Tableau 7.2 - Débits moyens d’énergie qui sort ou entre dans les segments (SP) au cours desdifférentes phases de service

7.4.1 Relations entre la quantité, la qualité du transfert d’énergie,

la vitesse de balle et les contraintes articulaires maximales du

membre supérieur

Les analyses de corrélations montrent que plus la qualité du transfert d’énergie diminue, plus

les contraintes articulaires maximales augmentent (hormis les moments de rotation interne àl’épaule et de varus au coude) et plus la vitesse de balle diminue. Par conséquent, les joueursqui transfèrent le mieux l’énergie du tronc vers la "main+raquette" sont ceux qui atteignent

des vitesses de balle élevées et des valeurs de contraintes articulaires faibles. Sur la base de cesrésultats, il apparaît que minimiser le risque de blessures chroniques en diminuant les contraintesarticulaires et maximiser la performance en augmentant la vitesse de balle sont des objectifs

119


Indicateur de la qualité de transfert d’énergie

Vitesse de balle 0,60***

Épaule

Force antérieure -0,46***

Force inférieure -0,59***

Moment d’abduction horizontale -0,25*

Moment de rotation interne NS

Coude

Force médiale -0,35***

Moment de varus NS

Moment de flexion -0,37***

Poignet

Moment de flexion -0,56***

Moment de déviation radiale -0,54***

Tableau 7.3 - Coefficients de corrélation entre la qualité du transfert d’énergie, la vitesse de

balle et les contraintes articulaires maximales. NS : non-significatif, * : P<0,05 ; ** : P<0,01 ;

*** : P<0,001.

compatibles. Ces résultats confirment qu’un transfert d’énergie de faible qualité entre le tronc

et la "main+raquette" limite la vitesse de balle et diminue la performance du serveur, comme

l’ont suggéré (Lintner et al., 2008; Kibler et Thomas, 2012). Cette étude confirme aussi qu’un

transfert d’énergie de faible qualité conduit le joueur à compenser la perte d’énergie qui n’est

pas transférée au bras par une augmentation des demandes et des contraintes au niveau des

articulations les plus distales : l’épaule, le coude, le poignet (Lintner et al., 2008). Les analyses

de corrélation mettent, de plus, en évidence que la quantité d’énergie transférée au membre

supérieur par les forces articulaires du coude et du poignet est un facteur crucial pour atteindre

une vitesse de balle élevée.

7.4.2 Comparaison des transferts d’énergie entre joueurs "sains" et

blessés

Des débits d’énergie supérieurs sortant du tronc, et entrant dans le bras et l’avant-bras ont

été obtenus chez les joueurs "sains" pour le début de la phase d’armé (LB - FMC). Ce résul-

tat peut expliquer pourquoi on observe des débits d’énergie supérieurs entrant dans le segment

’main+raquette’ lors de la même phase (LB - FMC) et de la phase suivante (FMC - PLBR)

chez ce groupe de joueurs. Par la suite lors de la fin de l’armé (PLBR - RME) et de l’accé-

lération (RME - IMP) c’est l’inverse : il y a significativement plus d’énergie qui sort du tronc

chez les blessés que chez les "sains". Cependant, les joueurs blessés ne semblent pas profiter

de ce phénomène. En effet, alors qu’il y a plus d’énergie qui sort de leur tronc (PLBR - RME,

120


RME - IMP), on observe des débits d’énergie qui entre dans la "main+raquette" similaires pour

les deux groupes lors de l’accélération (RME - IMP). L’indicateur de la qualité du transfert

d’énergie révèle que seulement 79% de l’énergie qui sort du tronc à la fin de l’armé entre dans la

’main+raquette’ pendant la phase d’accélération chez les joueurs blessés, alors que ce pourcen-

tage avoisine les 107% chez les joueurs "sains". Ainsi, ce résultat met en avant que la qualité du

transfert d’énergie depuis le tronc jusqu’à la raquette est moins bonne chez les joueurs blessés

au cours des phases cruciales du service (fin de l’armé et accélération). Cette faible qualité de

transfert d’énergie est probablement responsable de la baisse de vitesse de balle observée chez

les joueurs blessés. Elle peut aussi expliquer, en partie, l’apparition des blessures chroniques

au niveau des articulations du membre supérieur rapportées par les joueurs blessés. En effet,

l’utilisation optimale de chaque segment de la chaîne cinématique est censée permettre la créa-

tion, l’augmentation, le transfert et la régulation de l’énergie mécanique au cours du service.

Mais, chez les joueurs blessés, les résultats amènent à penser que 28% de l’énergie est en partie

dissipée au sein de la chaîne cinématique, diminuant la vitesse de balle et augmentant vraisem-

blablement les risques de blessures articulaires chroniques. Il a été suggéré que des dissipations

d’énergie entre les segments pendant le service pourraient conduire à l’apparition de blessures

(Elliott, 1988, 2006; Lintner et al., 2008; Kibler, 1995). Si l’une des articulations de la chaîne est

défectueuse, alors la contribution demandée aux articulations suivantes tend à augmenter pour

compenser la perte d’énergie, ce qui conduirait à surcharger les structures articulaires (Elliott,

2006; Kibler, 1995; Kibler et Sciascia, 2004). D’après nos résultats, c’est au niveau de l’épaule

que la circulation d’énergie semble être perturbée chez les joueurs blessés. En effet, bien que le

débit d’énergie qui sort du tronc est significativement plus élevé chez les joueurs blessés (PLBR -

IMP) (Tableau 7.2), cette énergie est en partie absorbée par les moments articulaires au niveau

de l’épaule (RME - IMP) au lieu d’être transférée au bras (Figure 7.4). L’épaule, le coude et

le poignet des joueurs blessés absorbent des débits d’énergie significativement plus élevés que

ceux des joueurs "sains" (Figure 7.4). Au cours de la fin de la phase d’armé (PLBR - RME),

qui est connue pour être une phase traumatisante du service (Elliott et al., 2003), les quantités

de l’énergie transférée par les forces à l’épaule, au coude et au poignet sont significativement

supérieures chez les joueurs blessés (Figure 7.3). Le Comité de Recherche sur les Traumatismes

aux Etats-Unis (on Trauma Research, 1985) considère la quantité d’énergie absorbée comme

une cause de blessures musculosquelettiques. D’autres auteurs pensent que la quantité d’énergie

transférée, lorsqu’elle excède le seuil de tolérance des structures articulaires impliquées dans le

mouvement, peut conduire à des blessures chroniques (Bartlett et Bussey, 2009; Meeuwisse

et al., 2007; McIntosh, 2005). Nos résultats tendent à confirmer ces affirmations à propos des

relations entre la quantité d’énergie transférée et/ou absorbée et les blessures sportives. En

effet, parmi nos joueurs blessés, 6 présentaient des tendinopathies à l’épaule, 5 ont rapporté des

tendinopathies au coude et 1 joueur s’est plaint de tendinopathie au poignet. Il convient, néan-

moins, de garder à l’esprit que les blessures enregistrées dans cette étude n’ont sans doute pas

été uniquement causées par des phénomènes en lien avec le transfert d’énergie mécanique. Elles

sont vraisemblablement le résultat de l’interaction entre divers facteurs de risques (anatomie,

capital santé) et les variables d’énergie mécanique mesurées dans cette étude.


Il semble difficile de tirer des applications pratiques directes de cette étude. En effet, la quantité

du transfert d’énergie semble impossible à évaluer à l’œil nu, en dehors d’une analyse biomé-

canique en laboratoire telle que nous l’avons menée. Toutefois, nous pensons que la qualité du

transfert d’énergie peut être appréhendée au travers de sensations de facilité chez les joueurs

121


telles que "servir vite sans avoir l’impression de forcer" ou "servir en déroulant". Dans la mesure

où nous avons montré que la qualité du transfert d’énergie est un facteur à la fois de performance

mais aussi de risque de blessures, il apparaît important que les entraîneurs se focalisent sur des

notions comme le rythme ou la fluidité du service pour remarquer d’éventuelles compensations

gestuelles chez leurs joueur pouvant témoigner d’un problème au niveau du transfert d’énergie.

7.4.4 Limites

Dans la mesure où l’analyse de puissance articulaire part du principe que les moments arti-

culaires sont produits par des muscles mono-articulaires (Robertson et Winter, 1980), notre

étude s’est limitée à l’analyse du transfert d’énergie par les moments articulaires entre segments

adjacents sans prendre en compte les muscles pluri-articulaires qui peuvent transférer l’énergie

entre segments non adjacents (Prilutsky et Zatsiorsky, 1994). Par ailleurs, de récentes études

se sont penchées sur les mécanismes de transfert d’énergie au cours de mouvements sportifs

à partir du concept de "state-power analysis" développé par Fregly et Zajac (1996) pour dé-

composer les sources d’énergie mécanique segmentaire en fonction des moments musculaires et

non-musculaires interactifs (Naito et al., 2012). Des recherches futures sont nécessaires pour

investiguer de façon plus fine les mécanismes de redistribution d’énergie parmi les segments

corporels lors du service au tennis.

7.5 Conclusion

La vitesse de balle du service au tennis augmente avec la qualité du transfert d’énergie depuis

le tronc jusqu’au segment "main+raquette". Les résultats de cette étude démontrent que les

joueurs blessés présentent un transfert d’énergie de moins bonne qualité entre les segments du

haut du corps au cours des phases de service précédant l’impact. Cela a pour conséquence de

réduire leur vitesse de balle, d’augmenter leurs contraintes articulaires et probablement d’aboutir

à l’apparition de leurs blessures articulaires chroniques. De plus, l’épaule, le coude et le poignet de

ces joueurs blessés absorbent des débits d’énergie significativement plus élevés que les joueurs

"sains". Or, la quantité d’énergie absorbée est reconnue comme étant un facteur de risque

de blessures. Enfin, d’après cette étude, le service des joueurs "sains" apparaît plus performant

puisque ces derniers sont capables d’augmenter la vitesse de balle, limiter les risques de blessures

articulaires en utilisant un transfert efficace de l’énergie mécanique entre segments adjacents

lors du service.

122


Chapitre 8

Étude 5 : Influence de la fatigue sur lavitesse de balle et la biomécanique duservice lors de matchs de tennisprolongés


123


8.1 Introduction

Au cours de ces dernières années, le circuit professionnel a été l’objet de matchs de tennis très

longs : 11h05 entre Mahut et Isner à Wimbledon en 2010, 5h40 entre Mathieu et Isner à Roland

Garros en 2012, 4h40 entre Nadal et Djokovic à Roland Garros en 2013, 5h53 entre Nadal et

Djokovic à l’Open d’Australie en 2012, 4h43 entre Simon et Monfils à l’Open d’Australie en

2013, 4h48 entre Nadal et Federer à Wimbledon en 2008... Le format de ces matchs au meilleur

des 5 sets peut expliquer leur durée exceptionnelle. Néanmoins, chez les compétiteurs amateurs,

il n’est pas rare que la durée des matchs dépasse les 3h ou les 3h30 pour disputer au maximum

3 sets.

Figure 8.2 - Joueurs professionnels en situation extrême de fatigue

Comme nous l’avons évoqué dans la revue de littérature, la fatigue périphérique ou musculaire

fait référence au processus conduisant à une réduction de la capacité du muscle à générer de

la force, intervenant généralement au niveau ou après la jonction neuromusculaire (Allen et al.,

2008). En tennis, la durée des matchs prolongés contraint les joueurs à frapper un nombre très

important de coups (services, coups droits, revers...) entraînant une fatigue musculaire, pouvant

les rendre moins performants et plus vulnérables face aux blessures articulaires. De précédentes

études ont démontré qu’un match de tennis prolongé fatiguait les muscles des membres inférieurs

(Girard et al., 2006, 2008) mais ne diminuait pas la vitesse de balle (Girard et al., 2012). A

l’inverse, après des sessions d’entraînement intenses, des réductions significatives de la vitesse

de balle et des niveaux d’activations du grand pectoral et du fléchisseur radial du carpe ont été

enregistrées (Davey et al., 2002; Vergauwen et al., 1998; Rota et Hautier, 2012). Toutefois, ces

derniers résultats ont été obtenus lors de protocoles artificiels de fatigue et non pas au cours de

matchs de tennis. Les entraîneurs, les médecins et les scientifiques sont persuadés que la fatigue

des muscles du membre supérieur engendrée par un match de tennis prolongé est susceptible,

non seulement de réduire la performance du joueur mais aussi de perturber la cinématique du

service, de réduire les amplitudes articulaires de l’épaule, d’augmenter les contraintes articulaires

subies, et d’élever le risque de blessures encouru (Kibler et Thomas, 2012; Gandhi et al., 2012;

Phinyomark et al., 2012). Pourtant, aucune donnée n’a été publiée à ce sujet et l’influence de la

fatigue musculaire sur la biomécanique du service reste méconnue. Par conséquent, les buts de

cette étude consistent (a) à quantifier la fatigue des muscles du membre supérieur (b) à analyser

les variations éventuelles de la vitesse de balle, des amplitudes passives de rotation de l’épaule,

des variables cinématiques et dynamiques du service lors d’un match de tennis prolongé.

124



8.2.1 Déroulement

La phase d’expérimentation a eu lieu dans la salle de capture de mouvement du laboratoire M2S

et au Tennis Club de Bruz au mois de mai 2013.

8.2.2 Participants

8 joueurs de tennis, compétiteurs, classés en seconde série (âge : 20,4 ± 2,8 ans, taille :

1,80 ± 0,05 m, masse : 69,4 ± 9,8 kg) ont participé volontairement à cette expérimentation.

Leurs caractéristiques anthropométriques sont présentées dans le tableau 8.1. Avant le début

de l’expérimentation, chaque participant a été informé de la procédure expérimentale à suivre.Un consentement écrit a été obtenu pour chaque joueur.

Sujets Age (ans) Taille (m) Masse (kg) D / G Classement Français

1 22 1,85 85 Droitier 1/6

2 19 1,83 72 Droitier 3/6

3 21 1,82 76 Droitier 3/6

4 16 1,73 58 Droitier 4/6

5 22 1,81 74 Droitier 3/6

6 17 1,75 55 Droitier 1/6

7 24 1,85 70 Droitier 3/6

8 22 1,75 65 Droitier 4/6

Tableau 8.1 - Caractéristiques de la population de l’étude 5.


Chaque joueur a disputé un match de tennis d’une durée de 3 heures face à un adversaired’un niveau sensiblement équivalent. Les matchs se sont déroulés sur les terrains couverts en

GreenSet du tennis club de Bruz, situé à quelques minutes en voiture du laboratoire (Figure8.3). En tout, quatre matchs ont été réalisés pour l’expérimentation. Les règles officielles quel’on retrouve en compétition ont été appliquées lors de ces matchs : échauffement, décomptedu score, temps de repos entre les points, balles neuves en début de partie...

125


Raquettes masse (kg) IT (kg.m2) IN (kg.m2) IL (kg.m2)

1 0,310 0,0138 0,0149 0,00110

2 0,325 0,0136 0,0149 0,00130

3 0,312 0,0146 0,0158 0,00120

4 0,324 0,0147 0,0159 0,00120

5 0,335 0,0143 0,0154 0,00110

6 0,295 0,0141 0,0153 0,00120

7 0,324 0,0147 0,0159 0,00120

8 0,299 0,0141 0,0153 0,00120

Tableau 8.2 - Paramètres des raquettes utilisées dans cette étude. IT = moment d’inertie de

la raquette autour d’un axe passant à travers son centre de masse dans le plan de la raquette

(axe transverse), IN = moment d’inertie de la raquette autour d’un axe passant par son centre

de masse et perpendiculaire à la face de la raquette (axe normal), IL = moment d’inertie de la

raquette autour d’un axe passant à travers le centre de masse et longitudinalement à la longueur

de la raquette (axe longitudinal).

Figure 8.3 - Joueurs en plein match au TC Bruz

8.2.4 Collecte des données EMG lors de contractions maximales vo-

lontaires isométriques

Les variations biochimiques et physiologiques qui apparaissent au niveau d’un muscle fatigué

sont reflétées par les propriétés des signaux myoélectriques enregistrés à la surface de la peau,

au-dessus du muscle concerné (De Lucas, 1984). L’EMG de surface constitue donc une mé-

thode intéressante pour enregistrer la fatigue musculaire locale au cours d’une pratique physique.

C’est pourquoi, avant et après chaque match, l’activité électromyographique de 8 muscles du

haut du corps (deltoïde antérieur, trapèze moyen, grand pectoral, grand dentelé, grand dorsal,biceps brachial, triceps brachial et sous-épineux) a été enregistrée au laboratoire M2S grâce à un

126


système EMG de surface sans fil (Wave Wireless EMG, Cometa, Italie, 2000 Hz) lors de tests

manuels basés sur des contractions maximales volontaires isométriques (CMVI). Le positionne-

ment et l’orientation des électrodes (distance entre les électrodes = 2 cm) a été déterminé à

partir de procédures standardisées, recommandées par le projet "Surface ElectroMyoGraphy for

the Non-Invasive Assessment of Muscles" (SENIAM), Zipp (1982) et Hermens et al. (2000)

(Tableau 8.3) (Figure 8.4).

Figure 8.4 - Placement et orientation des électrodes de surface

Pour éviter les perturbations de mesure EMG, la surface de la peau a été rasée, légèrement

frottée et nettoyée avec de l’alcool et du coton avant de placer les électrodes. Après le placement

des électrodes, chaque joueur a réalisé deux tests manuels de CMVI pour chaque muscle avant

(T0) et à la fin du match (T180). Chaque test était séparé d’une durée de 90 secondes.

Lors de ces tests manuels de CMVI, il était demandé au sujet d’augmenter progressivement la

contraction musculaire sur une durée de 3 secondes, de contracter au maximum le muscle testé

pendant 3 secondes (Seeley et al., 2008) puis de le relâcher pendant 3 secondes. La qualité des

signaux EMG enregistrés a été validée grâce à leur inspection visuelle et au test d’impédance

fourni par le logiciel Wave Wireless EMG (Cometa, Italie). Les positions anatomiques de CMVI

pour chacun des 8 muscles ont été choisies en accord avec les tests manuels d’évaluation de la

force musculaire utilisés dans la littérature (Kendall et al., 1993).

8.2.5 Analyse des données EMG

Les signaux EMG bruts des CMVI ont été entièrement rectifiés puis traités à l’aide d’un filtre

passe-bande de Butterworth avec des fréquences de coupure fixées à 20 et 500 Hz (Fong et al.,

2012). Une transformée de Fourier rapide a été utilisée pour l’analyse fréquentielle des signaux

EMG via le calcul de la fréquence de la puissance moyenne (MPF). Les données MPF obtenues

lors des CMVI sont comparées avant (T0) et après (T180) le match pour détecter la présence

127


Muscles Position et orientation des électrodes

Biceps brachial Électrodes placées à un tiers d’une ligne

qui va de la fosse du cubitus au bord médial de l’acromion

Électrodes orientées sur cette ligne.

Deltoïde antérieur Électrodes placées à un doigt distalement et

en avant de l’acromion et orientées

sur la ligne directrice entre l’acromion et le pouce

Grand dentelé Électrodes placées à l’intersection d’une ligne horizontale

qui part de l’angle inférieur de la scapula

et de la "midaxillary line". Électrodes orientées sur une ligne

qui relie le nombril à l’épine de la scapula.

Grand dorsal Électrodes placées sur une ligne qui passe à 4 cm

sous l’angle inférieur de la scapula et

à mi-distance entre la colonne vertébrale

et le bord latéral du tronc. Électrodes orientées en biais

sur une ligne qui relie l’aisselle aux vertèbres lombaires

Grand pectoral Électrodes placées à un tiers d’une ligne

reliant le processus coracoïde de la scapula et le processus xiphoïde

du sternum. Électrodes orientées sur une ligne horizontale

Sous-épineux Électrodes placées à mi-chemin entre les bords médial

et latéral de la scapula et à mi-chemin de l’épine

et de l’angle inférieur de la scapula.

Électrodes orientées sur une ligne horizontale

Trapèze moyen Électrodes placées à mi-chemin d’une ligne horizontale

qui relie le bord médial de la scapula à T3.

Électrodes orientées entre T5 et l’acromion.

Triceps brachial Électrodes placées à deux doigts sous une ligne à mi-chemin

entre la fosse postérieure de l’acromion et l’olécrâne.

Électrodes orientées sur cette ligne.

Tableau 8.3 - Placement et orientation des électrodes de surface

de fatigue musculaire. En effet, il est recommandé d’utiliser la MPF comme un indicateur de la

fatigue musculaire (Cairns et al., 2005; De Lucas, 1997; Phinyomark et al., 2012). Les valeurs

de MPF ont été obtenues pour les 3 secondes de CMVI où les joueurs étaient en phase de

128


contraction maximale. La MPF a été calculée de la façon suivante (Phinyomark et al., 2012) :

MPF =

∑(f × P )∑

P

avec f la fréquence du spectre de puissance, P la puissance du spectre EMG.

8.2.6 Captures de mouvement de service 3D

Afin d’analyser la biomécanique du service au cours d’un match prolongé, des sessions de cap-

ture de mouvement de services ont été mises en place au laboratoire M2S avant le début du

match (T0), au bout de 90 minutes (T90) et immédiatement après la fin du match (T180)

(Figure 8.6). Un système d’analyse du mouvement "Vicon MX-40" (Oxford Metrics Inc., Ox-

ford, Royaume Uni) a été utilisé pour enregistrer les trajectoires 3D des marqueurs, placés sur

le corps des joueurs et de leur raquette de façon identique aux études précédentes. Ce système

était composé de 10 caméras haute résolution (4 megapixels) opérant à une fréquence de 200

Hz et positionnées en cercle tout autour de la zone de service. Au cours de chaque session, les

joueurs ont frappé 5 services "à plat" réussis (première balle sans effet) dans la diagonale deségalités (Figure 8.5). Pour que le service soit considéré comme réussi, la balle devait atteindre

le carré de service. Il était demandé aux joueurs de réaliser des services à puissance maximale,comme s’ils étaient en réelle situation compétitive. Le placement des marqueurs était identique

à celui des études précédentes.

Figure 8.5 - Joueurs au service lors des captures de mouvement en laboratoire


La vitesse de la balle au service a été mesurée pour chaque essai lors des captures de mouve-

ment grâce à un radar (Stalker Professional Sports Radar, Plano, TX, précision : +/- 1 mph,

129


Figure 8.6 - Représentation schématique du protocole expérimental

fréquence : 34.7 GHz, Temps d’acquisition : 0.01 sec) fixé sur un pied à une hauteur de 2,5

mètres, placé 2 mètres derrière le joueur et dans la direction du service.

8.2.8 RPE

L’échelle subjective de perception de l’effort (RPE) allant de 6 à 20 a été utilisée avant (T0),

pendant (T90) et après le match (T180) (Borg, 1985). Les scores de RPE obtenus ont été

exploités pour détecter l’apparition ou non d’une sensation subjective de fatigue chez les joueurs

de tennis lors des matchs prolongés. En tennis, la RPE est un outil intéressant pour estimer

l’intensité des sollicitations physiques engendrées par un match de tennis (Mendez-Villanueva

et al., 2007; Novas et al., 2003). Par conséquent, elle a souvent été utilisée en tant qu’indicateur

de fatigue lors d’études scientifiques portant sur le tennis (Hornery et al., 2007; Vergauwen et al.,

1998; Davey et al., 2002; Girard et al., 2006; Rota et Hautier, 2012).

8.2.9 Analyse biomécanique

8.2.9.1 Variables cinématiques

Les valeurs maximales de vitesses angulaires de rotation interne de l’épaule, d’extension du

coude, de flexion du poignet, de rotations longitudinales du haut du torse et du pelvis, de ro-

tations transverse et sagittale du tronc et d’extension du genou arrière ont été calculées. Afin

de déterminer si la fatigue lors d’un match prolongé entraîne l’apparition de facteurs "patho-

mécaniques" tels que définis dans l’étude 3, les instants d’apparition ("timings") des vitesses

angulaires maximales et la présence ou non d’hyperangulation de l’épaule ont été mesurés de

façon identique à l’étude 3. Enfin, la hauteur d’impact entre la balle et la raquette et l’angle

interne de flexion du genou arrière ont aussi été analysés.

130


8.2.9.2 Variables dynamiques

Les forces de réaction verticales du sol ont été mesurées pour chaque service réalisé lors des

séances de captures de mouvement grâce à une plateforme de force positionnée derrière la

ligne de service (modèle BP6001200, 60 x 120 x 5,7 cm, Advanced Mechanical Technology

Incorporation, Watertown, MA, Etats Unis). En plus des forces de réaction du sol, 17 valeurs

maximales de contraintes articulaires à l’épaule, au coude et au poignet ont été calculées grâce

à la méthode de la dynamique inverse, selon une procédure identique à celle présentée dans

l’étude 2.

8.2.10 Amplitudes passives de rotation de l’épaule dominante

Les amplitudes passives de rotation interne et externe de l’épaule dominante ont été testées à T0,

T90 et T180, en accord avec les recommandations de Wilk et al. (2009). Pour chaque mesure, le

sujet était allongé sur le dos, avec le bras en position d’abduction à 90˚, d’adduction horizontale

à 10˚et le coude fléchi à 90˚. A chaque fois, deux expérimentateurs étaient présents. Le

premier avait pour rôle de stabiliser la scapula en agrippant le processus coracoïde antérieurementet l’épine de la scapula postérieurement (Figure 8.8) et d’amener passivement l’extrémité del’avant-bras jusqu’à son maximum. Ce maximum était atteint avec l’apparition d’une sensationde butée articulaire et juste avant le décollage de l’épaule de la table. Cette position "de fin"

était maintenue quelques secondes afin que le second expérimentateur aligne le goniomètre et

relève l’amplitude correspondante. Pour toutes les mesures, l’axe du goniomètre était positionné

au-dessus du processus de l’olé crâne, avec la partie stationnaire du goniomètre perpendiculaire

au sol et la partie mobile du goniomètre alignée le long de l’ulna du sujet testé (Figure 8.8). Dans

cette étude, l’amplitude totale de rotation de l’épaule correspond à la somme des amplitudes

de rotation interne et externe (Figure 8.7).

Figure 8.7 - Amplitudes de rotation de l’épaule. RI : rotation interne, RE : rotation externe.

Amplitude totale = RI + RE, d’après Wilk et al. (2002)

131


Figure 8.8 - Technique de stabilisation de la scapula et exemple de mesure de la rotation interne

de l’épaule, d’après Wilk et al. (2009)


Des ANOVA à mesures répétées ont été utilisées pour établir ou non la présence de différence

significative entre les différentes mesures obtenues à T0, T90 et T180 (vitesse de balle, variables

cinématiques, variables dynamiques, RPE, amplitudes passives de rotation de l’épaule, forces de

réaction du sol) (Figure 8.6). En cas de différence significative, un test post-hoc (méthode

de Student-Newman-Keuls) a été utilisé pour déterminer où se situent les différences. Des

tests T de Student ou des tests de Wilcoxon pour échantillons appariés ont été exploités pour

comparer les valeurs de MPF obtenues lors des CMVI entre T0 et T180. Le seuil de significativité

statistique a été défini à P < 0,05. Les "effect size" (tailles des effets) ont été calculés pour

renseigner la taille des effets statistiques observés et définis comme petits pour r > 0,1, moyens

pour r > 0,3 et importants pour r > 0,5 (Cohen, 1988). Les analyses statistiques ont été réalisées

avec le logiciel SigmaStat 3.1 (Jandel Corporation, San Rafael, CA).

8.3 Résultats

8.3.1 Données sur les matchs

Au total, les joueurs ont disputé chacun 5 sets, 46 ± 1 jeux et servi en moyenne 222 ± 25 fois

au cours des matchs de 3 heures. En incluant les trois sessions de capture de mouvement (T0,

T90, T180), les joueurs ont frappé 253 ± 25 services.

8.3.2 Données EMG lors des contractions maximales volontaires iso-

métriques

5 des 8 muscles testés (biceps brachial, deltoïde antérieur, grand pectoral, trapèze moyen, triceps

brachial) présentent des différences significatives de MPF entre les CMVI réalisées au début (T0)

et à la fin du match (T180) (P<0,05). Une tendance à la baisse de MPF est observée pour

132


le sous-épineux. Par contre, aucune différence significative de MPF n’apparaît pour le grand

dentelé et le grand pectoral (Tableau 8.4).

Muscles MPF à T0 MPF à T180 P Variation Taille de l’effet (r)

Biceps brachial (Hz) 132,8 ± 8,8 121,1 ± 15,8* 0,039 8,81% 0,525

Deltoïde antérieur (Hz) 156,5 ± 51,6 135,7 ± 12,0* 0,023 13,29% 0,560

Grand Dentelé (Hz) 135,6 ± 17,1 132,7 ± 9,6 0,438 / /

Grand Dorsal (Hz) 131,6 ± 13,4 130,3 ± 15,8 0,702 / /

Grand Pectoral (Hz) 136,7 ± 18,5 124,0 ± 15,7** 0,001 9,3% 0,800

Sous Épineux (Hz) 161,1 ± 24,1 150,8 ± 17,2 0,096 8,39% 0,588

Trapèze moyen (Hz) 136,0 ± 15,9 131,9 ± 16,2** 0,009 3,0 % 0,804

Triceps brachial(Hz) 168,3 ± 27,1 152,4 ± 31,7* 0,029 9,45 % 0,720

Tableau 8.4 - Comparaison des MPF obtenues pour chaque muscle lors des CMVI avant et

après le match. *** P<0,001 ; ** P<0,01 ; * P<0,05, significativement différent de T0

8.3.3 RPE

Une augmentation significative de la RPE est observée au fur et à mesure que le match seprolonge (T0 : 7,2 ± 1,6 ; T90 : 12,5 ± 1,9 ; T180 : 17,3 ± 1,3) (P<0,001) (Figure 8.9).

Figure 8.9 - Évolution de la RPE au cours du match. *** P<0,001

133


8.3.4 Vitesse de balle et hauteur d’impact

Les résultats montrent que la vitesse de balle mesurée à la fin du match est significativement

réduite, comparée à celles mesurées en début (T0) et en milieu de match (T90) (P=0,002). Une

baisse de 6,4 km·h−1est obtenue, ce qui réduit la performance de 3,9% entre T0 et T180. Par

contre, aucune différence significative de vitesse de balle n’apparaît entre T0 et T90 (P=0,125).

Les joueurs frappent la balle significativement moins haut (-4 cm) entre T0 et T180 (P<0,001)

(Tableau 8.5).

T0 T90 T180

Vitesse de balle (km/h) 164,2 ± 11,3 160,7 ± 12,2 157,8 ± 14,7**

Hauteur d’impact absolue (m) 2,65 ± 0,08 2,63 ± 0,08** 2,61 ± 0,06***

Tableau 8.5 - Évolution de la vitesse de balle et de la hauteur d’impact au cours du match. ***P<0,001 ; ** P<0,01 ; * P<0,05, significativement différent de T0

8.3.5 Analyse cinématique

Les résultats montrent des réductions significatives de vitesses angulaires maximales de rotation

interne de l’épaule (-7,5%), d’extension du coude (-6,0%), de flexion du poignet (-13,8%), de

rotation longitudinale du pelvis (-4,7%), de rotation transversale du tronc (-5,1%), de rotation

sagittale du tronc (-6%) et d’extension du genou arrière (-13%) (Figure 8.10). Par contre, la

vitesse angulaire maximale de rotation longitudinale des épaules reste statistiquement inchangée

au cours du match (P>0,05). Par ailleurs, l’analyse cinématique révèle une augmentation signi-

ficative de l’angle interne du genou arrière entre T0 (100 ± 14˚), T90 (105 ± 15˚) (P<0,001)

et T180 (105 ± 15˚) (P=0,004), témoignant d’une moindre flexion de la jambe arrière des

joueurs lors de la phase de préparation à partir de la moitié du match.

8.3.5.1 Facteurs "pathomécaniques"

Concernant les instants d’apparition ("timings") des vitesses angulaires maximales précédem-

ment énoncées, aucune différence significative n’est observée entre T0, T90 et T180 (P>0,05).

Les joueurs ne présentent pas d’hyperangulation de l’épaule ni au début (T0), ni à la fin du

match (T180) (P=0,411) dans la mesure où le passage à l’adduction horizontale de l’épaule

précède celui de la rotation externe de l’épaule au-delà de 90˚tout au long du match (Tableau

8.6).

134


Figure 8.10 - Évolution des vitesses angulaires au cours du match. *** P<0,001 ; ** P<0,01 ;

* P<0,05

Différence de timings T0 T90 T180

(% de la durée du service)

Adduction hor. - Rotation externe de l’épaule -5,7 ± 16,3 -5,9 ± 17,2 -6,1 ± 18,3

Tableau 8.6 - Hyperangulation de l’épaule : évolution de la différence de timings entre le passage

à l’adduction horizontale et le passage aux angulations extrêmes de rotation externe (>90˚).

8.3.6 Analyse dynamique

Les forces verticales de réaction du sol mesurées par la plateforme de forces ne sont pas modifiéesau cours du match (P=0,839). Les valeurs maximales de forces à l’épaule, de moments de

rotation interne, d’adduction horizontale, d’abduction à l’épaule, de forces médiale et proximale

au coude et de force proximale au poignet diminuent significativement de T0 à T180 (P<0,05).

Par contre, les valeurs maximales de force médiale au poignet, de forces antérieures au coude

et au poignet, de moments de varus et de flexion du coude, de moment d’abduction horizontale

135


de l’épaule et de moments de flexion et de déviation radiale du poignet restent inchangées entre

T0 et T180 (P>0,05) (Figure 8.7).

T0 T90 T180

Force de réaction du sol (N)

Force verticale 1372 ± 294 1364 ± 289 1354 ± 263

Forces à l’épaule (N)

Force inférieure 198,7 ± 42,5 193,9 ± 48,5 183,6 ± 44,7*

Force antérieure 202,5 ± 52,0 207,6 ± 64,9 185,7 ± 48,0***

Force proximale 371,8 ± 68,7 352,9 ± 87,4* 333,6 ± 81,4***

Moments à l’épaule (Nm)

Moment de rotation interne 37,4 ± 10,2 36,3 ± 11,5 34,4 ± 10,8*

Moment d’adduction horizontale 70,0 ± 16,3 68,0 ± 14,6* 63,8 ± 15,4***

Moment d’abduction horizontale 29,6 ± 13,1 27,6 ± 8,0 30,2 ± 9,8

Moment d’abduction 65,2 ± 13,3 63,0 ± 13,0 61,2 ± 12,3*

Forces au coude (N)

Force antérieure 102,1 ± 27,7 105,0 ± 31,2 96,8 ± 36,5

Force médiale 167,3 ± 35,0 160,8 ± 38,6** 150,6 ± 33,3***

Force proximale 367,0 ± 69,1 344,2 ± 67,2*** 331,0 ± 76,5***

Moments au coude (Nm)

Moment de flexion 26,5 ± 5,3 26,2 ± 6,9 25,8 ± 8,3

Moment de varus 40,0 ± 12,0 38,3 ± 11,4 36,4 ± 10,9

Forces au poignet (N)

Force antérieure 174,9 ± 41,3 171,4 ± 37,0 170,2 ± 47,6

Force proximale 226,7 ± 35,6 216,8 ± 38,6** 203,5 ± 40,5***

Force médiale 58,5 ± 17,6 57,9 ± 19,7 55,0 ± 17,6

Moments au poignet (Nm)

Moment de flexion 18,0 ± 5,0 17,1 ± 4,4 18,3 ± 5,9

Moment de déviation radiale 20,4 ± 4,8 20,4 ± 5,2 18,6 ± 3

Tableau 8.7 - Évolution des valeurs maximales de contraintes articulaires au cours du match(moyenne ± écart-type). *** P<0,001 ; ** P<0,01 ; * P<0,05 ; significativement différent de

T0

136


8.3.7 Amplitudes passives de rotation de l’épaule dominante

Les résultats concernant les amplitudes passives de rotation de l’épaule sont présentés dans le

tableau 8.8. Ils mettent en évidence une réduction significative de l’amplitude de rotation interne

dès T90 (-14,8˚, P=0,003) et qui se confirme à T180 (-20,8˚) (P=0,005). L’amplitude totale

de rotation de l’épaule se retrouve significativement réduite au bout de 180 minutes de match (-

27,1˚) (P=0,031). Aucune différence significative d’amplitude de rotation externe n’est observée

entre le début et la fin du match (P=0,230).

Amplitudes passives de... T0 T90 T180

rotation interne de l’épaule (˚) 50,9 ± 15,4 36,1 ± 16,3** 30,1 ± 20,9**

rotation externe de l’épaule (˚) 81,6 ± 15,1 80,3 ± 11,3 75,3 ± 14,5

rotation totale de l’épaule (˚) 132,5 ± 13,7 116,4 ± 22,5 105,4 ± 27,7*

Tableau 8.8 - Évolution des amplitudes de rotation de l’épaule au cours du match. ** P<0,01,

* P<0,05, significativement différent de T0

T0 - T180

RPE ր

Vitesse de balle ց

Hauteur d’impact ց

Flexion genou arrière ց

Vitesses angulaires ց

Timing des vitesses angulaires −→

Hyperangulation ? Non →

Contraintes articulaires → ou ց

Amplitude passive de rotation interne de l’épaule ց

Amplitude passive de rotation totale de l’épaule ց

Tableau 8.9 - Synthèse des résultats obtenus

8.4 Discussion

les buts de cette étude étaient (a) de quantifier la fatigue des muscles du membre supérieur

(b) d’analyser les variations éventuelles au niveau de la vitesse de balle, des amplitudes passives

de rotation de l’épaule, de diverses variables cinématiques et dynamiques du service lors d’un

match de tennis prolongé. Les résultats principaux rapportent qu’un match de tennis prolongé

137


d’une durée de 3 heures abaisse la MPF au niveau des muscles du haut du corps, la vitesse de

balle, augmente la RPE, réduit les vitesses angulaires maximales et enfin diminue ou maintient

les contraintes articulaires (Tableau 8.9).

8.4.1 Quantification de la fatigue musculaire

Les nombres moyens de services frappés, de sets et de jeux disputés par les joueurs au cours

des 3 heures de match est élevé. La RPE augmente significativement et progressivement depuis

le début du match jusqu’à atteindre des valeurs très importantes à T180 (17,3 ± 1,3) où

l’effort est perçu comme "très dur" par les joueurs. Les valeurs de fin de match (T180) sonten accord avec celles de la littérature portant sur la fatigue au tennis (Rota et Hautier, 2012;

Girard et al., 2006). Cela prouve que les joueurs étaient complètement impliqués dans leur

match et que le protocole expérimental proposé a induit des sollicitations physiques fatigantes.

Concernant le contenu fréquentiel des signaux EMG lors des CMVI, nos résultats montrent

une baisse significative de la fréquence de la puissance moyenne (MPF) entre T0 et T180

pour le biceps brachial, le deltoïde antérieur, le grand pectoral, le sous-épineux (tendance), le

trapèze moyen et le triceps brachial, témoignant d’un déplacement du spectre de puissance vers

les fréquences basses et de l’apparition de la fatigue musculaire (Colson, 2010; Cifrek et al.,

2009). Des résultats similaires ont été observés par Ebaugh et al. (2006) pour le trapèze, le

sous-épineux et le deltoïde après la mise en place d’un protocole de fatigue chez des joueurs de

baseball. Ce déplacement du contenu fréquentiel des signaux EMG est vraisemblablement dû auralentissement de la vitesse de propagation des potentiels d’action le long des fibres musculaires(Cifrek et al., 2009). Pour certains auteurs, l’augmentation du lactate lors d’un effort intenseet prolongé serait responsable de la fatigue musculaire car elle entraînerait une hausse de laconcentration en ions H+ (protons) qui abaisserait le pH cellulaire (Messonnier et Dubouchaud,2010). Cette réduction du pH cellulaire ralentirait la vitesse de conduction des signaux nerveux auniveau des fibres musculaires. Les études menées in vivo chez l’homme montrent clairement uneconcomitance entre accumulation de protons et de lactate d’une part et la fatigue ou la baissede performance d’autre part. Cependant, la question de savoir si ces concomitances rendentcompte de relations de cause à effet reste encore posée et d’actualité car le rôle du lactatedans le développement de la fatigue musculaire reste controversé (Messonnier et Dubouchaud,2010).

La réduction de MPF enregistrée au niveau des différents muscles entre T0 et T180 est sus-ceptible d’augmenter les risques de blessures à l’épaule et au coude en diminuant les niveauxd’activation et le fonctionnement normal de ces muscles lors du service. Rodosky et al. (1994)ont rapporté que lors de l’abduction et de la rotation externe du bras, la contraction du bicepsbrachial améliore la stabilité antérieure de l’épaule et permet de diminuer la charge appliquéesur le ligament glénohuméral inférieur. Lors de la phase d’accompagnement, le biceps résiste àla distraction de l’épaule, décélère et stabilise le coude (Escamilla et Andrews, 2009; Ryu et al.,1988). En situation de fatigue, il est possible que le biceps soit moins activé, ce qui favoriseraitl’instabilité de l’épaule et du coude lors du service. Le muscle sous-épineux est impliqué dans larotation externe, l’abduction du bras, et la stabilité de l’articulation glénohumérale. Une baissede son activation engendrée par la fatigue pourrait provoquer une translation supérieure et an-térieure de la tête humérale lors du service au tennis, susceptible d’entraîner des blessures de lacoiffe des rotateurs (Sharkey et Marder, 1995; Teyhen et al., 2009). Le trapèze, assisté par legrand dentelé, est très fortement activé lors des phases d’armé et d’accélération du service pourpermettre l’élévation de l’acromion, basculer la scapula en rotation externe et l’incliner posté-

138


rieurement par rapport au mouvement rapide de l’humérus afin de réduire la zone de conflit au

niveau de la coiffe des rotateurs en maintenant l’espace sous acromial (Ebaugh et al., 2006;

Kibler et al., 2007). Avec l’apparition de la fatigue lors d’un match de tennis prolongé, les

missions normalement remplies par le trapèze peuvent être perturbées, conduire à un mauvais

positionnement de la scapula et réduire l’espace entre cette dernière et l’humérus au niveau de

la coiffe des rotateurs. A ce titre, Ebaugh et al. (2006) et Tsai et al. (2003) ont démontré

que la fatigue des muscles de l’épaule (trapèze, deltoïde, grand dentelé, sous-épineux) modifie

la cinématique de la scapula et pourrait éventuellement aboutir à des blessures. Toutefois, des

études supplémentaires sont nécessaires pour confirmer que la fatigue des muscles de l’épaule

obtenue lors d’un match de tennis perturbe la cinématique de la scapula.

8.4.2 Performance : vitesse de balle et hauteur d’impact

La vitesse de balle décroît progressivement au fur et à mesure que le match se prolonge (-6,4

km·h−1entre T0 et T180). Ce résultat est en accord avec les études ayant évalué l’influence de

la fatigue sur la performance sportive et notamment les travaux de Vergauwen et al. (1998);

Rota et Hautier (2012); Girard et al. (2012); Hornery et al. (2007) (-4,0 km/h pour le service

au tennis), d’Escamilla et al. (2007), de Murray et al. (2001) (respectivement -3,6 km/h et

-7,2 km/h pour le lancer au baseball) et d’Apriantono et al. (2006) (-5,8 km/h pour le tir au

football). Cette réduction de la vitesse de balle peut être expliquée par les baisses de vitesses

angulaires maximales enregistrées entre le début et la fin du match : -7,5% pour la rotation

interne de l’épaule, -6,0% pour l’extension du coude, -13,8% pour la flexion du poignet, -4,7%

pour la rotation longitudinale du pelvis, -5,1% et -6% pour les rotations transversale et sagittale

du tronc. En effet, toutes ces rotations segmentaires contribuent de façon considérable à la

vitesse de la tête de raquette au service (Elliott et al., 1995; Tanabe et Ito, 2007; Gordon

et Dapena, 2006; Bahamonde, 2000). Nos résultats mettent en évidence l’apparition de la

fatigue au niveau de muscles qui génèrent les vitesses de rotation interne de l’épaule (grand

pectoral, deltoïde antérieur) et d’extension du coude (triceps brachial) (Elliott, 2003). Cette

fatigue musculaire mesurée lors des CMVI entre T0 et T180 est vraisemblablement responsable

de la baisse significative des vitesses angulaires maximales obtenues dans le même temps, et

par conséquent de la vitesse de balle. La réduction de la vitesse angulaire de flexion du poignet

entre T0 et T180 pourrait être causée par la fatigue du fléchisseur radial du carpe, qui a été

précédemment mise en évidence lors du service au tennis par Rota et Hautier (2012) lors d’un

protocole de fatigue. Enfin, il est probable que les baisses de vitesses angulaires enregistrées au

niveau des rotations du tronc soient le résultat de la fatigue des muscles abdominaux (grand

droit, obliques) et de l’érecteur du rachis qui participent à la flexion, à l’inclinaison et à la rotation

longitudinale du tronc lors du service (Chow et al., 2009). Malheureusement, aucune donnée

EMG ne nous permet de vérifier cette hypothèse.

La hauteur d’impact se détériore aussi significativement entre T0 et T180 (-4 cm). Or, ce

paramètre entre en ligne de compte dans la performance du service au tennis dans la mesure

où une hauteur d’impact supérieure augmente la probabilité que la balle atteigne le carré de

service, ouvre les angles et permet d’atteindre des zones plus courtes (Elliott et al., 2009). Cette

réduction de la hauteur d’impact, tout comme celle de la vitesse de balle, est vraisemblablement

liée aux variations cinématiques observées au niveau des membres inférieurs entre T0 et T180 :

réductions significatives de la flexion maximale et de la vitesse angulaire maximale d’extension

du genou arrière. En effet, Girard et al. (2007), Reid et al. (2008) ont mis en évidence que la

vitesse de balle, la vitesse de la raquette et la hauteur d’impact augmentent significativement

avec une flexion prononcée, une poussée complète et une vitesse angulaire d’extension élevée des

139


jambes. Si dans cette étude nous ne disposons d’aucun indicateur en lien avec l’apparition de la

fatigue au niveau des membres inférieurs, des travaux antérieurs se sont penchés sur la question

et peuvent expliquer nos résultats. Une réduction de la force explosive des membres inférieurs

après un match de 3 heures et une baisse de la contraction maximale volontaire isométrique des

muscles extenseurs du genou et des fléchisseurs plantaires au bout de 2h30 de match ont été

observées chez des joueurs de tennis (Girard et al., 2006, 2008).

8.4.3 Risques de blessures : facteurs pathomécaniques et contraintes

articulaires

Il est intéressant de remarquer qu’aucun facteur pathomécanique testé n’apparaît avec la fatigue

dans la mesure où les timings de vitesses angulaires maximales testées et de rotations de l’épaule

restent stables entre T0 et T180. Aucun phénomène d’hyperangulation de l’épaule n’émerge.

Cette stabilité amène à penser que le niveau d’expertise des joueurs testés dans cette étude leur

permet d’exploiter des schémas moteurs robustes et une technique de service temporellement

immuable, et ce malgré la fatigue musculaire. Ces résultats semblent cohérents avec la littérature

qui n’observe aucune modification du schéma temporal d’activation des muscles du membre

supérieur malgré la fatigue au tennis (Rota et Hautier, 2012). Comme le suggère l’étude de

Rota et Hautier (2012), la fatigue lors d’un match de tennis prolongé entraîne plutôt des

changements au niveau de l’amplitude d’activation des muscles plutôt qu’au niveau de leur

coordination temporelle. Cependant, cette stabilité est peut être remise en question en fonction

du niveau d’expertise des joueurs de tennis. On peut en effet supposer que l’enchaînement

segmentaire temporel du service de joueurs débutants puisse être perturbé avec la fatigue. En

effet, Aune et al. (2008) ont comparé l’influence de la fatigue sur le coup droit au tennis de

table entre joueurs de haut niveau et joueurs d’un niveau loisir. Ils ont observé que l’expertise

améliorait la capacité d’adaptation des stratégies de coordination motrice et permettait de

limiter les impacts négatifs de la fatigue. Toutefois, des analyses supplémentaires doivent être

menées pour répondre à cette question dans le domaine du tennis.

Certaines valeurs de contraintes articulaires maximales restent inchangées alors que d’autres

diminuent significativement entre T0 et T180 malgré le développement de la fatigue (Tableau

8.7). Ces résultats confirment en partie ceux de Murray et al. (2001) et d’Apriantono et al.

(2006) qui observent des baisses significatives de contraintes à l’épaule, au coude et aux genoux

en situation de fatigue respectivement lors du lancer au baseball et du tir au football. Comme

le soulignent Murray et al. (2001), avec l’augmentation du nombre de répétitions gestuelles

tout au long d’un match, il est difficile de savoir si les diminutions de contraintes articulairessont le résultat d’un mécanisme inconscient de protection face aux blessures, la conséquence

de la fatigue musculaire et des variations cinématiques qu’elle entraîne ou le fruit de ces deux

phénomènes.

En ce qui concerne le maintien des forces de réaction du sol entre T0 et T180, nos résultats

sont identiques à ceux de Girard et al. (2012) mais restent surprenants au regard des varia-

tions cinématiques obtenues au niveau de l’angle de flexion et de la vitesse angulaire maximale

d’extension du genou arrière avec la fatigue. En effet, il semble qu’avec la fatigue, les joueurs

n’arrivent plus à exploiter correctement les forces de réaction qu’ils créent contre le sol dans la

cinématique de leurs membres inférieurs.

Afin d’aller plus loin dans l’analyse, il est intéressant de mentionner que 6 des 7 contraintes

testées à l’épaule diminuent significativement entre T0 et T180, alors que c’est seulement le

140


cas pour 2 des 5 contraintes au coude et pour 1 des 5 contraintes au poignet. Ces résultats

suggèrent qu’avec la fatigue, des stratégies de compensation à différents niveaux de la chaîne

cinématique de coordination peuvent se mettre en place pour tenter de maintenir un certain

niveau d’efficacité et gagner le match (Girard et al., 2012). Ainsi, les joueurs semblent protéger

prioritairement leur épaule de frappe, qui constitue généralement l’articulation la plus sollicitée

et la plus vulnérable au service (Elliott et al., 2003; Abrams et al., 2011, 2013), en y réduisant

les contraintes exercées. Par contre, les articulations les plus distales (coude et poignet) de la

chaîne cinématique continuent d’être sollicitées à un niveau quasi-identique entre T0 et T180,

sans doute pour tenter de conserver une vitesse de balle acceptable au service. Alors que le

risque de blessures articulaires est abaissé en ce qui concerne l’épaule à la fin du match de

tennis prolongé, il semble maintenu tout au long du match pour le coude et le poignet.

8.4.4 Risques de blessures : amplitudes passives de rotation de l’épaule

Dans la littérature, il est clairement établi que les modifications d’amplitude passives de rotation

de l’épaule constituent une adaptation à la pratique chronique ou régulière du tennis (Ellenbecker

et al., 1996). Cependant jusqu’à présent, aucune donnée n’a été publiée à propos de l’influence

d’un match de tennis prolongé ("pratique aiguë") sur de telles amplitudes. Notre étude montre

une réduction significative de l’amplitude passive de rotation interne ainsi que de l’arc total de

mouvement de l’épaule après un match de tennis de 3 heures. Ces résultats corroborent ceux

obtenus chez des lanceurs après un entraînement de baseball (Reinold et al., 2008) même si les

pertes d’amplitudes passives enregistrées au tennis sont supérieures, vraisemblablement à cause

de la durée prolongée du match. Plusieurs hypothèses peuvent expliquer ce phénomène (Reinold

et al., 2008; Wilk et al., 2002, 2011; Schmidt-Wiethoff et al., 2004) :

– la raideur et l’état de contraction prolongée des muscles avec la fatigue

– le raccourcissement de structures parallèles non-contractiles dans le muscle

– l’apparition de réponses locales inflammatoires et d’œdèmes au niveau des tissus mous exer-

çant un surmenage des gaines conjonctives qui séparent les différents faisceaux musculaires

(périmysium et épimysium).

Lors du service au tennis, les muscles rotateurs externes de l’épaule sont très fortement sollicités

de façon excentrique après l’impact pour décélérer le bras qui vient de tourner à des vitesses

supérieures à 2000 ˚·s−1(Figure 8.10). Leur sollicitation "extrême" lors d’un match de tennis

de 3h aboutit à leur fatigue en fin de match (sous-épineux, tableau 8.4), éventuellement à une

raideur prononcée et expliquerait les réductions d’amplitudes passives obtenues. Récemment,

Wilk et al. (2011); Vad et al. (2003) ont mis en évidence une corrélation entre les déficits

d’amplitudes passives de rotation interne et totale de l’épaule et la présence de blessures à cette

articulation chez des joueurs de baseball et de tennis professionnels mais les mécanismes qui

lient les deux restent méconnus. Même si une réduction importante des amplitudes passives de

rotation de l’épaule apparaît être une réponse mécanique "logique" à un match de tennis, nous

pouvons penser que les joueurs de tennis encourent davantage de risques de blessures à l’épaule

au fur et à mesure que le match se prolonge et que la fatigue musculaire apparaît dans cette

zone.

141


8.4.5 Limites

Le faible nombre de joueurs impliqués dans cette étude constitue une première limite à cette

étude. Le protocole mis en place peut être discuté dans la mesure où les deux sites expérimentaux

(Laboratoire M2S et Tennis Club de Bruz) étaient distants de quelques minutes en voiture

(trajet inférieur à 5 min), ce qui a induit des petites périodes de latence pour véhiculer les

joueurs d’un site à l’autre et les équiper à nouveau avec les marqueurs juste avant les captures

de mouvement à T90 et T180. Ces périodes, mêmes limitées (autour de 30 min à T90), ont

interrompu momentanément le cours normal des matchs. On peut supposer qu’elles ont permis

aux joueurs de récupérer un peu de leurs efforts et ont éventuellement limité leur niveau de

fatigue musculaire.


Reinold et al. (2008) ont observé que les pertes d’amplitudes passives de rotation de l’épaule

mesurées à la fin d’un entraînement de baseball se prolongent pendant 24 heures. Or, il arrive

fréquemment que les joueurs de tennis amateurs enchaînent deux matchs ou deux entraînements

dans la même journée lors d’un tournoi. Au regard des résultats obtenus, il apparaît dès lors

nécessaire de trouver des solutions qui leur permettent de "regagner" des degrés d’amplitudes

de rotation de l’épaule lorsque le match se prolonge et avant de retourner sur le terrain pour le

match suivant. Il a été démontré que l’utilisation d’étirements statiques (10 x 30 secondes) après

un travail musculaire excentrique du quadriceps minimise la perte d’amplitude de mouvement

au niveau du genou (Torres et al., 2007). Aldridge et al. (2012) ont démontré l’efficacité d’un

programme d’étirements réalisés 5 jours par semaine pendant 12 semaines (3 à 5 x 30 secondes)

des muscles postérieurs de l’épaule afin de limiter les déficits d’amplitudes articulaires. Par

conséquent, nous conseillons aux joueurs d’utiliser des techniques thérapeutiques de prévention

des blessures telles que les étirements (Wilk et al., 2011), la mobilisation articulaire (Harshbarger

et al., 2013) ou encore la cryothérapie (Reinold et al., 2008) pour tenter de retrouver leurs

amplitudes de rotation initiale lors des changements de côté d’un match long ou lors de la

période de repos qui sépare deux matchs consécutifs.

Nous encourageons les entraîneurs à mettre en place des programmes de préparation physique

visant à développer l’endurance de force des muscles du membre supérieur et du membre inférieur

pour permettre aux joueurs de maintenir des vitesses angulaires maximales élevées tout au long

d’un match et conserver leur vitesse de balle. Nos résultats amènent à penser que l’endurance

de force est à privilégier surtout pour les fléchisseurs du poignet, les extenseurs du genou, les

rotateurs internes de l’épaule et les extenseurs du coude car c’est à ce niveau que les réductions

de vitesses angulaires sont les plus notables. L’amélioration de l’endurance de force devrait

améliorer la capacité des joueurs à répéter des services explosifs plus de 200 fois par match

et à résister à la fatigue. A l’instar de Girard et al. (2012), nous encourageons les joueurs à

développer leur capacité à adapter leur coordination avec l’apparition de la fatigue. Il s’agirait

de développer des mécanismes compensatoires à divers niveaux de la chaîne cinématique pour

conserver l’efficacité des coups tout au long d’un match prolongé et limiter les risques de

blessure. Dans cette optique, des exercices induisant une fatigue préalable au niveau de groupes

musculaires ciblées (rotateurs internes ou externes de l’épaule, fléchisseur du coude, fléchisseur

et rotateurs du tronc, extenseurs du genou...) peuvent être utilisés avant un travail technique

sur le court.

142


8.5 Conclusion

Un match de tennis d’une durée de 3 heures fatigue les muscles du membre supérieur (réduction

de la MPF) ce qui diminue la vitesse de balle, les vitesses angulaires maximales de l’épaule, du

coude, du poignet et du tronc et augmente la RPE. Avec la fatigue, les amplitudes passives

de rotation de l’épaule sont abaissées, les contraintes articulaires de l’épaule sont réduites alors

que celles du coude et du poignet sont maintenues à leur niveau initial. Par contre, aucun

facteur pathomécanique testé n’apparaît avec la fatigue dans la mesure où les timings de la

coordination intersegmentaire restent stables. Cette stabilité suggère que les joueurs de seconde

série possèdent des schémas moteurs robustes qui leur permettent de conserver une technique

de service temporellement immuable malgré l’apparition de la fatigue musculaire.

143


144


Chapitre 9

Conclusion générale

Ce travail de thèse s’est attaché à analyser, identifier et comprendre les facteurs biomécaniques

responsables de l’amélioration de la performance et de l’apparition des blessures articulaires

chroniques lors de la réalisation du service au tennis. L’étude 1 avait pour but d’explorer les

relations entre les moments cinétiques segmentaires et la vitesse de balle chez des joueurs

de tennis professionnels et d’identifier les phases temporelles du service au cours desquelles

ces relations sont particulièrement fortes. Des corrélations significatives importantes ont été

observées entre le moment cinétique du tronc autour des axes transverse et antéropostérieure

et la vitesse de balle pour les phases suivantes : milieu et fin de l’armé et accélération. Ces

résultats soulignent le rôle crucial des rotations du tronc dans l’amélioration de la vitesse de balle.

L’étude 2 a mis en évidence que le niveau d’expertise influence la vitesse de balle, les niveaux de

contraintes subies par les articulations du membre supérieur et par conséquent l’efficience des

joueurs au service. Les résultats suggèrent que la technique de service des joueurs amateurs les

expose à des risques supérieurs de blessures chroniques articulaires du membre supérieur, ce qui

est confirmé par nos données épidémiologiques. L’étude 3 nous a permis d’identifier différentsfacteurs temporels "pathomécaniques" lors du service. Les timings tardifs de vitesses angulaires

maximales du tronc et les timings incorrects entre adduction horizontale et rotation externe de

l’épaule sont associés à une hausse des contraintes articulaires et à une baisse de la vitesse de

balle. Dans une perspective de poursuite de ces travaux, il nous apparaîtrait pertinent d’associer

des données d’imagerie médicale (type IRM) à des données biomécaniques issues de capture de

mouvements de service afin d’affiner la compréhension des mécanismes qui lient la technique de

service avec l’apparition de pathologies données. L’étude 4 a démontré que la vitesse de balle du

service au tennis augmente avec la qualité du transfert d’énergie depuis le tronc jusqu’au segment

"main+raquette". Les joueurs blessés présentent un transfert d’énergie de moins bonne qualité

entre les segments du haut du corps au cours des phases de service précédant l’impact. Cela a

pour conséquence de réduire leur vitesse de balle, d’augmenter leurs contraintes articulaires et

probablement d’aboutir à l’apparition de certaines blessures articulaires chroniques. Afin d’aller

plus loin, il serait intéressant d’investiguer les mécanismes de transfert d’énergie depuis les

jambes jusqu’à la raquette à partir de la méthode de "state-power analysis" développée par Fregly

et Zajac (1996) pour décomposer les sources d’énergie mécanique segmentaire en fonction des

moments musculaires et non-musculaires interactifs (Naito et al., 2012). Enfin, l’étude 5 a mis

en exergue qu’un match de tennis d’une durée de 3 heures entraîne la fatigue des muscles du

membre supérieur. Ce qui a pour conséquence de réduire la vitesse de balle et de diminuer

les vitesses angulaires maximales de l’épaule, du coude, du poignet et du tronc. Par contre,

aucun facteur pathomécanique testé n’apparaît avec la fatigue dans la mesure où les timings decoordination intersegmentaire restent stables. Cette stabilité suggère que les joueurs de tennis

145


de bon niveau possèdent des schémas moteurs robustes qui leur permettent de conserver une

technique de service temporellement immuable malgré l’apparition de la fatigue musculaire. En

perspective à cette étude portant sur la fatigue, il serait intéressant de comparer les niveaux et

les timings d’activations musculaires lors du service entre le début et la fin d’un match de tennis

prolongé.

Selon nous, notre travail fournit des apports au domaine STAPS sur différents plans : métho-

dologique, scientifique, théorique et sportif.

– A notre connaissance, aucune étude n’avait réussi à collecter des données biomécaniques

issues de captures de mouvements sur des joueurs de tennis professionnels et à suivre ces der-

niers sur une période donnée pour enregistrer les blessures dont ils ont fait l’objet. L’apport

méthodologique liée à cette combinaison d’approches scientifiques (capture de mouvement et

suivi épidémiologique via des questionnaires) est tel qu’il nous a permis de d’étudier au plus

près les facteurs de risques de blessures en mettant en lien des données biomécaniques (ciné-

matiques et dynamiques) avec des informations épidémiologiques. La capture de mouvements

couplée au suivi épidémiologique nous a fourni des données de qualité qui sont généralement

difficiles d’accès.

– Au niveau scientifique, ce travail de thèse a apporté des données supplémentaires à la littéra-

ture scientifique à propos de concepts-clé tels que les facteurs pathomécaniques, le transfert

d’énergie ou encore la fatigue. Ces concepts sont fréquemment invoqués comme facteurs de

performance et de risque dans les études portant sur la biomécanique sportive mais rarement

investigués et vérifiés.

– Au niveau théorique, nous sommes persuadés que les études mises en place pour ce travail

de thèse fournissent un cadre ré-investissable dans de nombreuses activités physiques et spor-

tives. En effet, il a été mis en évidence que le mouvement de lancer au baseball, du tir au

handball, du smash au volley-ball présente des similitudes biomécaniques avec celui du service :

phases du mouvement (préparation, armé, accélération et accompagnement), enchaînement

segmentaire proximo-distal, positions articulaires-clé (abduction et rotation maximale externe

de l’épaule) (Lee, 1995; Wagner et al., 2012). Ainsi, si nous avons choisi le service au ten-

nis comme un objet d’étude à part entière, il n’en reste pas moins un support d’étude au

service de l’exploration de la biomécanique au sens large. Nos résultats peuvent être transfé-

rés à l’ensemble de ces sports car nous pensons que les joueurs de tennis, les volleyeurs, les

handballeurs... doivent exploiter une structure biomécanique semblable à la réalisation de leur

mouvement pour améliorer la performance et limiter les risques de blessures inhérentes aux

habiletés sportives de type "par-dessus l’épaule".

– Les études biomécaniques conduites en laboratoire permettent d’isoler des déterminants de

la performance. En effet, pour mieux comprendre le fonctionnement d’une habileté sportive

telle qu’une frappe au tennis, un modèle de la performance doit être structuré autour de

"déterminants mécaniques", autrement dit, de facteurs ou variables "clé" du mouvement

qui influencent la performance. L’entraîneur qui connaît, comprend et maîtrise ces variables

fondamentales sera à même d’analyser le mouvement de son joueur et de communiquer avec

lui pour le faire progresser (Elliott, 2006). Au niveau sportif, les applications pratiques issues

des différentes études mises en place, à destination des joueurs et des entraîneurs de tennis,

a constitué une préoccupation constante, une sorte de "fil rouge" situé en filigrane de cette

thèse. L’un de nos buts était d’identifier les déterminants de la performance et de l’apparition

des blessures pour fournir des conseils visant l’amélioration biomécanique du service au tennis.

– Enfin, l’apport le plus notable de cette thèse a démontré qu’il est possible de viser à la fois

l’amélioration de la performance sportive et la réduction des facteurs de risques de blessures

par la maîtrise d’une technique de mouvement optimale. Au regard de nos résultats, ces deux

objectifs apparaissent compatibles et combattent l’idée selon laquelle "pratiquer un sport de

façon saine et performante" est une gageure.

146


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Table des figures

2.1 Relation entre la vitesse de balle au service et le nombre de retours de service

réussis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2 Vitesse de balle moyenne des 20 meilleurs serveurs en Grands Chelems depuis

2002 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.3 Phases du service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.4 Évolution des vitesses linéaires articulaires au cours du service . . . . . . . . . 9

2.5 Évolution des vitesses linéaires et angulaires segmentaires au cours du service . 9

2.6 Services en conditions normale et limitée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.7 Évolution des forces articulaires à l’épaule au cours du service . . . . . . . . . 16

2.8 Évolution des forces articulaires au coude au cours du service . . . . . . . . . . 16

2.9 Évolution des moments articulaires à l’épaule au cours du service . . . . . . . . 17

2.10 Évolution des moments articulaires au coude au cours du service . . . . . . . . 17

2.11 Les 4 étapes de recherche nécessaires à la prévention des blessures . . . . . . . 20

2.12 Résumé des approches méthodologiques de prévention des blessures . . . . . . 21

2.13 Conflit postérieur de l’épaule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.14 Blessure du ligament croisé antérieur du genou . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.15 Mécanisme de SLAP lésion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.16 Conflit postérieur du coude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.17 Localisations des blessures du poignet rencontrées chez les joueurs de tennis . 36

2.18 Modèle explicatif des causes multifactorielles de blessures sportives . . . . . . . 38

2.19 Modélisation du mécanisme d’apparition de la blessure chronique au tennis . . 38

2.20 Les trois grands types de contraintes articulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.21 L’armé : phase critique du service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2.22 Exemples de préparation du service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.23 Transfert d’énergie et chaîne cinématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.24 Modification de l’amplitude de rotation de l’épaule . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.1 Schéma récapitulatif des études menées lors de ce travail de thèse . . . . . . . 54

163


4.1 Schéma récapitulatif de l’étude 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

4.2 Modèle de placement des marqueurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

4.3 Placement des marqueurs sur le joueur et la raquette . . . . . . . . . . . . . . 60

4.4 Représentation schématique de la situation expérimentale sur le terrain de tennis 60

4.5 Joueurs au service au cours de l’expérimentation . . . . . . . . . . . . . . . . 61

4.6 Événements-clé et phases temporelles du service . . . . . . . . . . . . . . . . 62

4.7 Axes de la raquette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

4.8 Rotation antéropostérieure du tronc de type "épaule par-dessus épaule" . . . . 69

4.9 Relations entre les forces de réaction du sol et le moment cinétique du tronc . 72

4.10 Remontée de la jambe arrière lors de la réception du service au sol : "arabesque" 72

4.11 Moment cinétique du tronc autour de l’axe antéropostérieur . . . . . . . . . . 73


5.2 Contraintes articulaires à l’épaule, au coude et au poignet . . . . . . . . . . . 79

5.3 Évènements-clé et phases temporelles du service . . . . . . . . . . . . . . . . 80

5.4 Localisation anatomique des blessures rapportées dans l’étude 2 . . . . . . . . 84


6.2 Hyperangulation de l’épaule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

6.3 Représentation des rotations du tronc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

6.4 Représentation schématique de la différence de timing entre adduction horizon-tale et rotation externe de l’épaule au cours du service . . . . . . . . . . . . . 95

6.5 Représentation de la rotation externe et de l’adduction horizontale de l’épaule . 95

6.6 Comparaison des forces articulaires entre joueurs "sains" et blessés . . . . . . 101

6.7 Comparaison des moments articulaires entre joueurs "sains" et blessés . . . . . 102

6.8 Comparaison des timings d’apparition des vitesses angulaires maximales au cours

du service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

6.9 Exemples d’hyperangulation de l’épaule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

6.10 Absence d’hyperangulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

6.11 Angle entre les hanches et la ligne de fond de court mesuré lors du service . . . 106

6.12 Comparaison de la rotation des hanches entre joueurs "sains" et blessés . . . . 107

6.13 Ouverture prématurée des hanches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

6.14 Orientation des hanches et hyperangulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108


7.2 Événements-clé et phases temporelles du service . . . . . . . . . . . . . . . . 111

7.3 Débits moyens d’énergie transférée par les forces (JFP) et les moments articu-laires (STP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

7.4 Débits moyens d’énergie générée - absorbée par les moments articulaires (JTP) 118

164



8.2 Joueurs professionnels en situation extrême de fatigue . . . . . . . . . . . . . 124

8.3 Joueurs en plein match au TC Bruz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

8.4 Placement et orientation des électrodes de surface . . . . . . . . . . . . . . . 127

8.5 Joueurs au service lors des captures de mouvement en laboratoire . . . . . . . 129

8.6 Représentation schématique du protocole expérimental . . . . . . . . . . . . . 130

8.7 Amplitudes de rotation de l’épaule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

8.8 Technique de stabilisation de la scapula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

8.9 Évolution de la RPE au cours du match . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

8.10 Évolution des vitesses angulaires au cours du match . . . . . . . . . . . . . . . 135

165


166


Liste des tableaux

2.1 Vitesses linéaires résultantes maximales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2 Vitesses angulaires maximales aux articulations au cours du service . . . . . . . 10

2.3 Contributions des rotations à la vitesse de la raquette . . . . . . . . . . . . . . 12

2.4 Activité des muscles du membre supérieur lors du service au tennis . . . . . . . 19

2.5 Gravité de la blessure et durée d’arrêt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.6 Top 10 des sports traumatisants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.7 Blessures chez les joueurs professionnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2.8 Blessures chez les joueurs amateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.9 Blessures du coude chez les joueurs amateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.10 Contraintes articulaires lors du service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.1 Caractéristiques de la population de l’étude 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.2 Repères anatomiques pour le placement des marqueurs sur le corps du joueur . 58

4.3 Repères pour le placement des marqueurs sur la raquette . . . . . . . . . . . . 59

4.4 Paramètres des raquettes utilisées dans l’étude 1 . . . . . . . . . . . . . . . . 64

4.5 Corrélations des moments cinétiques segmentaires autour de l’axe transverse et

vitesse de balle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

4.6 Corrélations des moments cinétiques segmentaires autour de l’axe antéroposté-

rieur et vitesse de balle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.1 Caractéristiques des joueurs professionnels de l’étude 2 . . . . . . . . . . . . . 77

5.2 Caractéristiques des joueurs amateurs de l’étude 2 . . . . . . . . . . . . . . . 78

5.3 Valeurs maximales de contraintes articulaires de l’étude 2 . . . . . . . . . . . . 82

5.4 Valeurs d’efficience chez les professionnels et les amateurs . . . . . . . . . . . 83

5.5 Résultats de blessures de l’étude 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

6.1 Comparaison des caractéristiques des raquettes entre les joueurs "blessés" et

"sains" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

6.2 Caractéristiques des joueurs blessés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

6.3 Caractéristiques des joueurs "sains" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

167


6.4 Corrélations entre variables temporelles, vitesse de balle et contraintes articulaires100

6.5 Comparaison des différences de timings entre joueurs "sains" et blessés . . . . 102

7.1 Résumé des relations entre les variables issues de la "joint power analysis" et le

transfert de l’énergie, d’après Robertson et Winter (1980) . . . . . . . . . . . 113

7.2 Débits moyens d’énergie qui sort ou entre dans les segments (SP) au cours des

différentes phases de service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

7.3 Corrélations entre le transfert d’énergie, la vitesse de balle et les contraintes

articulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

8.1 Caractéristiques de la population de l’étude 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

8.2 Paramètres des raquettes de l’étude 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

8.3 Placement et orientation des électrodes de surface . . . . . . . . . . . . . . . 128

8.4 Comparaison des MPF obtenues pour chaque muscle lors des CMVI avant et

après le match . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

8.5 Évolution de la vitesse de balle et de la hauteur d’impact au cours du match . 134

8.6 Hyperangulation de l’épaule au cours du match . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

8.7 Évolution des valeurs maximales de contraintes articulaires au cours du match . 136

8.8 Évolution des amplitudes de rotation de l’épaule au cours du match . . . . . . 137

8.9 Synthèse des résultats obtenus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

168


Chapitre 10

Valorisation scientifique

10.1 Publications liées à la thèse

Articles internationaux dans des revues indexées :

– C. Martin, R. Kulpa, M. Ropars, P. Delamarche, B. Bideau. Identification of temporal pa-

thomechanical factors during the tennis serve. Medicine and Science in Sports and Exercise.

Sous presse, 2013.

– C. Martin, B. Bideau, M. Ropars, P. Delamarche, R. Kulpa. Upper limb joint kinetic ana-

lysis during the tennis serve : assessment of competitive level on efficiency and injury risks.

Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports. 2013. doi : 10.1111/sms.12043

– C. Martin, R. Kulpa, P. Delamarche, B. Bideau. Professional tennis players serve : correla-

tion between segmental angular momentums and ball velocity. Sports Biomechanics, Special

Issue : Tennis and Biomechanics, 12(1) :2-14, 2013.

Congrès Internationaux :

– C. Martin. Identification of risk factors of the tennis serve in expert players, 13th STMS World

Congress of Tennis Medicine, 21 Ű 23 février 2013, Buenos Aires, Argentine (oral)– C. Martin, R. Kulpa, B. Bideau, P. Delamarche. Joint kinetic comparison of the tennis serveamong various competitive levels, 20th International Congress on Sports Sciences for Stu-dents, Budapest, Hongrie, 26-28 avril 2012 (oral). Prix spécial du jury.

– C. Martin, R. Kulpa, B. Bideau. Upper limb joint loading of the tennis serve at different ages,International Tennis Federation Worldwide Coaches Conference, Port Ghalib, Egypte, 20-24novembre 2011 (poster).

Articles nationaux dans des revues professionnelles non indexées :

– C. Martin. Lien entre les rotations des segments du corps vers l’avant et la vitesse de balleau service chez des joueurs de haut niveau. Technique et pédagogie, La lettre du club fédéraldes enseignants professionnels n˚77, 6-9, Fédération Française de Tennis, 2012.

169


10.2 Autres publications

Articles internationaux dans des revues indexées :

– C. Martin, B. Bideau, G. Nicolas, P. Delamarche, R. Kulpa. How does the tennis serve tech-

nique influence the serve-and-volley ? Journal of Sports Sciences, 30(1), 1149-56, 2012.

– C. Martin, D. Thévenet, H. Zouhal, Y. Mornet, R. Delès, T. Crestel, A. Ben Abderrahaman,J. Prioux. Effects of playing surface (hard and clay courts) on heart rate and blood lactate

during tennis matches played by high level players. Journal of Strength and Conditioning Re-

search, 25(1), 163-70, 2011.

Articles internationaux dans des revues non indexées :

– C. Martin, J. Prioux. Physiological aspects of competitive tennis : a review of the recent

literature. Medicine and Science in Tennis, 16(3), 2011.

Articles nationaux dans des revues professionnelles non indexées :

– C. Martin. L’impact biomécanique de la technique de service sur l’enchaînement service -

volée. Technique et pédagogie, La lettre du club fédéral des enseignants professionnels n˚62,

6, Fédération Française de Tennis, 2010.

Articles d’ouvrage :

– C. Martin, H. Zouhal, Y. Mornet, R. Delès, T. Crestel, J. Prioux. Effets de la surface de jeu(Terre battue/Résine) sur l’évolution de la fréquence cardiaque et de la lactatémie lors d’unmatch de tennis chez des joueurs de seconde série, Regards croisés sur le tennis, Le Tennisdans la société de demain, AFRAPS, Montpellier, 2009.

Congrès Internationaux :

– C. Martin, B. Bideau, G. Nicolas, R. Kulpa. Influence de la technique de service sur l’enchaî-

nement service-volée au tennis, Congrès de l’ACAPS, Rennes, octobre 2011 (oral).– C. Martin. Effets de la surface de jeu (Terre battue/Résine) sur l’évolution de la fréquence

cardiaque et de la lactatémie lors d’un match de tennis chez des joueurs de seconde série, Le

Tennis dans la société de demain, Colloque International, Dijon, 2008 (oral).

– C. Martin. Biomechanical influence of the service technique on serve and volley in tennis, 18th

International Tennis Federation Worldwide Coaches Conference, Valencia, Spain, 2009 (oral).

Congrès Nationaux :

– C. Martin. La biomécanique au service de l’enseignant, Festival Tennis hier, aujourd’hui, de-

main - Regards croisés, Dinard, avril 2010 (oral).

10.3 Prix

– Bourse "Pour les femmes et la science" L’Oréal - UNESCO - Académie des Sciences (obtenue

le 08 octobre 2012)

– Bourse de recherche de la Society of Tennis Medicine and Science (obtenue en juin 2013)

– Prix spécial du jury au 20ème Congrès International de Sciences du Sport pour les étudiantsà Budapest (obtenu en avril 2012)

170


171


Analyse biomécanique du service au tennis :liens avec la performance et les pathologies du membre supérieur

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Résumé• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Les joueurs de tennis sont confrontés à un problème fondamental : comment améliorer la vitesse de leurservice tout en limitant le plus possible les risques de pathologies chroniques ? L’objectif de ce travailest d’analyser, d’identifier et de comprendre les facteurs biomécaniques responsables de l’améliorationde la performance et de l’apparition des blessures articulaires chroniques lors de la réalisation du serviceau tennis. A partir de captures de mouvement en 3D chez des joueurs professionnels, la première études’attache à analyser les relations entre les valeurs de moments cinétiques segmentaires et la vitessede balle au service. Grâce à une approche combinant captures de mouvement en laboratoire et suiviépidémiologique, la seconde étude explore l’influence du niveau d’expertise sur les contraintes articulairesdu membre supérieur lors de la réalisation du service et sur l’apparition de blessures articulaires chroniques.La troisième étude identifie des facteurs "pathomécaniques" du service en comparant les mouvementsde joueurs "sains" avec ceux de joueurs "blessés". La quatrième étude s’intéresse aux relations pouvantexister entre la vitesse de balle, les contraintes articulaires et le transfert de l’énergie mécanique lors duservice. Enfin, la dernière étude porte sur l’influence de la fatigue musculaire sur la biomécanique, lesrisques de blessures et la performance du service lors d’un match de tennis prolongé. L’ensemble de cetravail démontre qu’il est à la fois possible d’améliorer la performance sportive et de limiter les risquesde blessures grâce à la réalisation d’un geste de service "juste" sur le plan biomécanique. Mots clés :biomécanique, tennis, service, performance, pathologies, membre supérieur.

Biomechanical analysis of the tennis serve :relationships with performance and upper limb injuries

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Abstract• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Tennis players are confronted with a crucial problem : how being more efficient by increasing serve’s ballvelocity and limiting risks of overuse injuries ? The aim of this work is to analyze, identify and understandthe biomechanical determinants of the tennis serve responsible for the performance’s enhancement andthe arrival of overuse upper limb joint injuries. From motion captures in professional tennis players, thefirst study aims to analyze the relationships between segmental angular momentum values and serve’sball velocity. By coupling motion capture with a prospective registration of injuries, the second studyinvestigates the influence of two different levels of expertise on upper limb joint kinetics during thetennis serve and on the occurrence of overuse upper limb joint injuries. The third study aims to identifypathomechanical factors during the tennis serve by comparing injured and non-injured tennis players. Thepurpose of the fourth study is to investigate the relationships between the mechanical energy flow, theball velocity and the peaks of upper limb joint kinetics. Finally, the last study evaluates the effects ofmuscular fatigue on serve biomechanics, upper limb injury risks and serve performance during a prolongedtennis match. These works imply that using proper mechanics during the tennis serve can enhance serveperformance and possibly decrease injury risks. Keywords : biomechanics, tennis, serve, performance,injuries, upper limbs.


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